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Boulton et Paul P.11/ Type XXI

Boulton et Paul P.11/ Type XXI

Boulton & Paul P.11/ Type XXI

Le Boulton & Paul P.11/Type XXI était une conception pour un avion amphibie biplace, produit en réponse à la spécification RAF XXI.

La spécification XXI prévoyait un amphibien biplace pouvant opérer à partir de bases terrestres, de la mer ou de porte-avions.

La principale preuve de la conception provient des dessins de Boulton & Paul étiquetés Type XXI, et la désignation P.11 est provisoire et basée sur un écart dans les numéros P enregistrés.

Le P.11 était un biplan à deux baies, propulsé par un moteur Napier Lion V de 475 ch. L'équipage de deux personnes était assis juste en dessous de l'aile supérieure, qui était percée d'une découpe circulaire et d'une découpe arrière. Les deux étaient destinés à améliorer la visibilité, et la découpe circulaire était également l'entrée du pilote. Le fuselage a également été conçu pour améliorer la visibilité, avec une bosse dans la partie centrale. Le pilote avait un canon Vickers à tir fixe vers l'avant, le mitrailleur un canon Lewis sur un anneau Scarff.

Boulton & Paul ont construit une maquette du P.11, mais la commande du prototype est allée au Fairey Pintail. L'avion Fairey n'est pas entré en service britannique, mais trois ont été commandés par la marine japonaise.


Le transporteur postal Boulton et Paul P.64 : un biplan entièrement métallique à deux moteurs

Circulaire présentant une description du facteur de haute performance Boulton et Paul P.64. Il s'agit d'un biplan tracteur à deux moteurs qui a été conçu pour donner la vitesse normale spécifiée avec chaque moteur réduit à environ la moitié de sa puissance. Des détails sur le train d'atterrissage, les caractéristiques structurelles, le compartiment des pilotes, le logement pour les courriers, les commandes, la centrale électrique et certaines qualités de vol sont fournis.

Description physique

Informations sur la création

Créateur : Inconnu. avril 1933.

Le contexte

Cette rapport fait partie de la collection intitulée : National Advisory Committee for Aeronautics Collection et a été fournie par le département des documents gouvernementaux des bibliothèques de l'UNT à la bibliothèque numérique de l'UNT, un référentiel numérique hébergé par les bibliothèques de l'UNT. Il a été vu 147 fois, dont 5 le mois dernier. Plus d'informations sur ce rapport peuvent être consultées ci-dessous.

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Titres

  • Titre principal: Le transporteur postal Boulton et Paul P.64 : un biplan entièrement métallique à deux moteurs
  • Titre de la série :Circulaires sur les aéronefs de la NACA

La description

Circulaire présentant une description du facteur de haute performance Boulton et Paul P.64. Il s'agit d'un biplan tracteur à deux moteurs qui a été conçu pour donner la vitesse normale spécifiée avec chaque moteur réduit à environ la moitié de sa puissance. Des détails sur le train d'atterrissage, les caractéristiques structurelles, le compartiment des pilotes, le logement pour les courriers, les commandes, la centrale électrique et certaines qualités de vol sont fournis.

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Tourelles Boulton Paul Type D

Quelqu'un peut-il me dire dans quel avion ces tourelles ont été utilisées ? Je comprends que les modèles Halifax (B VII) et A (X) l'ont fait ? Quoi d'autre?

Membre pour

Des postes: 1,586

Par : Cees Broere - 20 novembre 2007 à 11:49 Lien permanent - Edité le 1er janvier 1970 à 01:00

Des Lancaster VII, des Lincoln je crois. Il y a un Lanc en Australie qui en a encore un IIRC équipé.

Membre pour

Par : Historic Flying - 23 novembre 2007 à 09:47 Lien permanent - Edité le 1er janvier 1970 à 01:00

Merci pour cela - je vais vérifier.

Membre pour

Des postes: 8,195

Par : JDK - 23 novembre 2007 à 12:51 Lien permanent - Edité le 1er janvier 1970 à 01:00

British Aircraft Armament Vol 1, R Wallace Clarke (encore) Était une nouvelle tourelle, conçue pour prendre les MG Browning plus lourdes de 0,5 po (x2) :

HP Halifax B.VII, Avro Lincoln Shackleton M.1.

Pourrait prendre AGLT 'Village Inn'. (Piste aveugle radar de la tourelle de pose de canons aéroportés.)

"Plusieurs tourelles de type D existent encore, beaucoup ayant été reconstruites par des passionnés. Un excellent exemple peut être vu au RAF Museum à Hendon où il est exposé sur un stand."

Certainement G pour Georges à l'Australian War Memorial n'en a pas, donc je suppose que Cees pense au Lancaster dans WA ?

Noté comme étant équipé à l'origine d'un Nash & amp Thompson .5 Ensemble de tourelle de brunissage.

Membre pour

Par : Mark Ansell - 23 novembre 2007 à 20:56 Lien permanent - Édité le 1er janvier 1970 à 01:00

Je dois mettre à jour la liste, mais j'en ai actuellement 4 affichés sur la page de préservation du site Web de Boulton Paul : www.boultonpaul.com puis cliquez sur préservation ou lien direct : http://homepage.ntlworld.com/markansell/bpa/preserved/ préservé.html

Tourelle de type D
au Lincoln RF398 Aerospace Museum, Cosford
dans Lincoln RE408 Argentine
sur présentoir Aerospace Museum, Cosford
en restauration Sywell Aviation Museum

Membre pour

Par : Linrey - 25 novembre 2007 à 09:04 Lien permanent - Edité le 1er janvier 1970 à 01:00

Le Lancaster au War Memorial de Canberra (Australie) possède une tourelle arrière Fraser Nash FN121. (ok, peut-être un FN120..)

Mais, quelle est exactement la tourelle du Lancaster en Australie occidentale ??

(J'espère que les photographes ne me dérangent pas d'utiliser leurs photos ?)

Tourelle Boulton Paul Type D, grâce au site de Mark Ansell :

Tourelle Fraser Nash FN82 sur Lancaster NX611 au Royaume-Uni :

Tourelle arrière sur Lancaster NX622 en Australie occidentale :

Il semble que la tourelle WA ressemble à un Boulton Paul Type D en haut (coupole supérieure), MAIS EXACTEMENT à la FN82 en bas (structure de la tourelle réelle). Je suggère qu'il peut s'agir d'un FN82 modifié. D'autres idées ?


Boulton et Paul

L'entreprise Boulton et Paul a survécu pendant près de 200 ans. Boulton & Paul Ltd, était une entreprise de fabrication basée à Norwich qui a commencé sa vie comme quincaillerie. Il était situé à Cockey Lane, Norwich, et ouvert par William Moore en 1797. La quincaillerie de détail et de gros n'a cessé de croître quelque 40 ans plus tard, à la mort de Moore, Williams Staples Boulton est devenu un partenaire En 1853, un garçon de 12 ans nommé John Dawson Paul s'est joint en tant qu'apprenti et l'histoire était en marche. Une décennie plus tard, il est devenu directeur de l'entreprise, avec un salaire de 100 par an. L'entreprise de WS Boulton et Paul a vu le jour en 1869. Au cours du siècle suivant, elle a changé plusieurs fois de nom, devenant fondeur de fer, fabricant de treillis métallique et est devenue célèbre pour la construction de bâtiments préfabriqués en bois. L'entreprise a produit les huttes de l'expédition antarctique de Scott et a également fabriqué des moteurs de bateaux à moteur et des structures en acier.

Les vastes travaux de mise en œuvre agricole et horticole de MM. Boulton et Paul, à Norwich, ont été grandement endommagés par un incendie le 11 août 1876. Le bâtiment dans lequel l'incendie a pris avait été érigé mais un peu plus de douze mois, et était connu sous le nom de l'horticulture département. C'était une immense structure, de plus de 160 pieds. long de 70 pieds. large et se composait de quatre étages. Le sous-sol servait de magasins et était rempli de produits finis, tels que tondeuses à gazon, etc., et au premier étage se trouvait le bureau, dans lequel étaient conservés non seulement les livres, mais une grande quantité de dessins, 4c. Les étages supérieurs servaient d'ateliers de menuiserie et de peinture et étaient pleins de travaux en cours, de machines, etc. .

Une large gamme d'ateliers, de magasins et de machines consacrées à la fabrication de produits horticoles a été totalement détruite, mais sans que le désastre n'affecte en aucune manière les autres départements des travaux, où les affaires se poursuivent comme d'habitude. Bien que les ateliers horticoles aient été détruits, heureusement tout le stock de bois bien séché, qui était stocké dans des hangars à distance du lieu de l'incendie, a été sauvé, et des dispositions ont été prises pour reprendre cette branche spéciale le plus tôt possible, et de le poursuivre lors de la reconstruction des locaux.

Dès 1878, Boulton et Paul, de Norwich, vendaient un poulailler, une paysannerie ou une volière portables améliorés. La maison de repos et de ponte est en bois, peint en vert à l'extérieur et blanchi à la chaux à l'intérieur, avec un passage en dessous pour l'ombre et l'abri. , &c, fil galvanisé solide, comme illustré, avec porte et serrure, et tous les boulons et écrous nécessaires complets.

En 1907, Boulton et Paul, Norwich, exposèrent un utile 16 pieds. bateau insubmersible dont la coque est en tôle d'acier galvanisée. Le moteur est un 2 c.v. de type réversible à deux temps, et pouvait propulser le bateau à une vitesse de sept milles à l'heure, chargé de tirant d'eau, ce qui le rendait très approprié pour les travaux portuaires ou fluviaux. Ils ont eu tellement de succès lors de leur première course que tout le monde s'est retiré de la course pour le reste de la saison.

En 1914, Boulton & Paul Ltd a commencé à fabriquer des articles pour l'effort de guerre. Boulton & Paul est devenu extrêmement occupé à remplir de nombreux contrats qui comprenaient un hôpital naval à Douvres, des huttes et des écuries pour 6 000 hommes et chevaux qui devaient être achevés en dix semaines, un camp de prisonniers de guerre à Jersey, des hangars pour le Royal Flying Corps, Installations navales et militaires, bâtiments à charpente métallique dans les arsenaux et chantiers navals, hôpitaux en France et entrepôts en Mésopotamie.

Dans le cadre de cela, la société a été invitée à produire des avions et, en 1915, a commencé à construire des FE.2B conçus en usine par la RAF. La société en a construit 550 au total, puis a reçu une commande pour Sopwith Camels, produisant en moyenne 28 par semaine. Le célèbre avion de chasse Sopwith Camel a été construit à Norwich, ainsi nommé pour son carénage en forme de bosse recouvrant les mitrailleuses. Boulton et Paul fabriquaient 28 Camel par semaine au plus fort de la production, et un total de 2 500 avions militaires au total pendant la guerre.

Il a été décidé que la production d'avions se poursuivrait après la guerre, et la société a donc ouvert un département de conception avec John North comme ingénieur en chef. Les machines de guerre ont été conçues pour la vitesse et non pour la durabilité. Une caractéristique, cependant, a été développée à la suite de la guerre qui aurait un grand effet sur l'utilisation et le développement futurs de l'aviation. C'était l'application de métal sur la structure de l'avion. Les Allemands ont été poussés à cela par le manque d'un approvisionnement fiable en bois d'œuvre approprié. Certaines firmes françaises et anglaises ont également travaillé sur ce problème, notamment Boulton et Paul en Angleterre et Louis Clément en France. De nombreux inventeurs avaient proposé des alliages, de nouvelles combinaisons structurelles, etc., dans le but d'utiliser le métal en tout ou en partie. Cette évolution est prévue depuis de nombreuses années, mais pose un problème difficile. L'effort pour obtenir le maximum de résistance avec le minimum de poids a abouti à des types de structure interne très raffinés et à des enquêtes approfondies sur la résistance et les propriétés des matériaux disponibles.

MJD North, l'ingénieur en chef et concepteur, qui était un ingénieur de formation avant de se tourner vers l'aviation, était convaincu que la construction d'avions en métal était la chose de l'avenir, et il a réussi à mettre son entreprise d'accord avec lui dans cette affaire. La conséquence fut que l'immense usine établie pendant la guerre pour la production du type habituel d'avions composites bois et métal fut mise à la ferraille. Boulton et Paul, Ltd. ont décidé, à la suite de travaux de recherche expérimentale très approfondis sur la construction métallique, de se spécialiser dans les avions entièrement métalliques, et depuis que cette décision a été prise, plusieurs types différents de machines entièrement métalliques ont été produits pour le ministère de l'Air.

B&P a produit un biplan P10 tout en acier qui a été un grand succès au salon du Bourget de 1919. On peut dire que le biplan Boulton & Paul Commercial de l'année 1920 est similaire à la machine construite par cette firme pour le vol transatlantique. Le fuselage profond s'étend jusqu'au plan supérieur, offrant ainsi un espace suffisant à l'intérieur pour les passagers ou les colis. Cependant, étant donné que les réservoirs de carburant principaux sont montés à l'intérieur de la carrosserie, l'espace de chargement ou de passagers est divisé en deux compartiments distincts, l'un devant les réservoirs et l'autre à l'arrière. Telle qu'elle est actuellement équipée, la machine n'est pas équipée de son effectif complet de sièges, etc., car il est destiné à acquérir une certaine expérience avec elle dans les airs avant de décider finalement de la disposition des sièges. De plus, l'agencement dépendra largement du fait que la machine doit être utilisée pour le transport de passagers, pour le transport de courrier ou pour une combinaison des deux. On comprendra donc que cette partie de la conception est toujours laissée ouverte, pour ainsi dire, et est sujette à des modifications selon les besoins. Evidemment il y avait un large choix selon l'utilisation que l'on fera de la machine. Par exemple, en installant des réservoirs relativement petits et en installant un grand nombre de sièges, le P.8, comme cette machine est appelée sur la liste des séries B. & P., pourra transporter une charge importante sur une distance relativement courte. D'autre part, la capacité du réservoir peut être augmentée et des courriers substitués pour certains des passagers. Ou encore, tous les passagers et courriers peuvent être laissés de côté, toute la capacité de charge étant occupée par le carburant, auquel cas la machine aurait un très long rayon d'action.

Boulton & Paul se consacre entièrement au sujet de la construction entièrement métallique. De nouvelles méthodes ont été développées, l'entreprise ayant consacré beaucoup de temps et d'argent à découvrir les meilleures façons d'utiliser le métal au mieux. Ils avaient connu un tel succès qu'il n'était pas exagéré de dire qu'au milieu des années 1920, Boulton and Paul, Ltd. occupait une position de leader dans cette forme de construction très spécialisée. Il est à noter que le métal utilisé est de l'acier inoxydable, et non du duralumin, construction Boulton et Paul différant totalement des méthodes adoptées par de nombreux constructeurs aéronautiques français et allemands.

Le gouvernement voulait des dirigeables, et avec North agissant en tant que consultant, le R101 a été conçu au Royal Airship Works à Cardington, mais une grande partie a été construite à Norwich. Le contrat pour la R. 101 avec la firme de MM. Boulton et Paul, de Norwich, était un contrat exceptionnel. Il y avait plusieurs conditions exceptionnelles qui s'y rattachent. C'était pour un nouveau genre de travail, un travail d'une description très nouvelle, de l'acier inoxydable de diverses sortes, de nouvelles sortes de poutres légères qui n'avaient jamais été construites auparavant. Bien que le ministère de l'Air souhaitait toujours passer des commandes de ce genre par appel d'offres, ce genre de travail n'était pas susceptible d'appel d'offres. En effet, les conseillers du ministère de l'Air étaient convaincus que l'entreprise en question était bien la seule entreprise capable d'entreprendre avec succès les travaux. Le ministère de l'Air a donné le travail à l'entreprise à condition que le ministère de l'Air leur rémunère la main-d'œuvre et le matériel, et avait une limite définie dès le début sur leurs « frais généraux » et leur « bénéfice ». Le ministère de l'Air a fait une si bonne affaire de leur point de vue qu'il semblait que l'entreprise serait « substantiellement en panne » sur la transaction. Les travaux ont pris plus de temps à être achevés et ont été plus coûteux qu'on ne le pensait initialement, et l'entreprise n'a certainement pas payé.

La poutre principale du R.101 (qui a été construite au Royal Airship Works à Cardington) a été fabriquée par MM. Boulton et Paul, Limited, de Norwich. Certaines difficultés dues à la nouveauté de la conception ont causé un retard. La construction a commencé à Riverside Works et 27 miles de tubes, 11 miles de câbles de contreventement, 65 000 écrous et boulons, ont constitué les sections, qui ont toutes été fabriquées à Norwich. Vers la mi-1928, MM. Boulton et Paul, de Norwich, avaient livré l'ensemble des éléments métalliques pour la construction de la charpente du dirigeable R.101. Malheureusement, par une nuit de tempête d'octobre 1930, il s'écrase à Beauvais, en route pour l'Inde.

Son bombardier Sidestrand est entré en service dans la RAF en 1929. Deux grands biplans d'une configuration inhabituelle, en ce qui concerne les techniques britanniques d'arrangement de puissance, émanèrent en 1931 de Boulton & Paul et de Havilland à la suite des appels d'offres des entreprises à la spécification B.22 /27, qui a été conçu pour produire un bombardier de nuit lourd à quatre places, à longue portée. Mais les plans du ministère de l'Air ont changé et l'exigence a été abandonnée.

Au cours des années 1920 et 1930, les commandes étaient rares. Boulton et Paul, dont les travaux s'étendaient sur un nombre d'acres très considérable, avaient lutté pour faire des pertes, comme beaucoup d'autres grands entrepreneurs et industries lourdes, en raison de la nature de leur travail. L'entreprise a donc décidé de vendre son département avions. C'est devenu Boulton Paul Aircraft Ltd et a déménagé dans une nouvelle usine à Pendeford, Wolverhampton, en 1934. La plupart des 800 employés ont déménagé à Wolverhampton, mais une main-d'œuvre plus qualifiée était nécessaire. Un certain nombre de personnes ont été recrutées en Ulster et en Écosse, et une école de formation a été créée à Cannock.

Le Boulton and Paul Defiant a été classé par le ministère de l'Air, comme c'était alors le cas, en tant que chasseur et accepté. Ce n'était pas très réussi. L'Albemarle a été classé comme transport de bombardiers et n'a pas eu beaucoup de succès. Souvent décrié comme un échec, le Boulton Paul Defiant a trouvé une niche réussie en tant que chasseur de nuit lors du « Blitz » allemand sur Londres. Il est nécessaire d'avoir un canon plus lourd dans une machine qui peut être manœuvrée pour attaquer le bombardier non seulement à partir d'une position, à savoir, exactement derrière, là où se trouve le blindage, mais aussi sur les côtés. Il y avait le Defiant.

L'entreprise a effectué de nombreux travaux de modification sur l'English Electric Canberra. Les deux derniers avions Boulton Paul à voler étaient les jets à ailes delta P.111 et P.120. Le P.111 utilisait un moteur à réaction Rolls Royce Nene et avait une vitesse de pointe de 650 mph. à 35 000 pieds. Il effectua son premier vol le 6 octobre 1950 et devint le P.120. En 1961, Boulton Paul rejoint le groupe Dowty pour devenir uniquement un équipementier aéronautique. Aujourd'hui, elle fait partie du groupe TI encore plus grand.

Bien que la fabrication ait cessé en 1986 à Norwich, Boulton & Paul a continué à être présent en East Anglia dans son usine de Lowestoft et prétendait être le plus grand fabricant de menuiserie en Europe et le leader du marché de la fourniture de fenêtres en bois à l'industrie britannique du bâtiment. Boulton et Paul ont été acquis par Rugby Group en 1997 avant d'être revendus deux ans plus tard lorsque la société a été absorbée par Jeld Wen Inc, un fabricant mondial de menuiserie privé.


Boulton Paul Defiant

"Le livre de Verkaik présente un cas révisionniste pour un avion qui était un piège mortel pour ceux qui y volaient. Dans les années 1980, j'ai interviewé plusieurs "survivants" de Defiant qui étaient tous farouchement fidèles à l'avion. Cependant, leurs histoires de mauvaises performances, de vitesse et de difficultés à sortir de la tourelle arrière étaient salutaires. »

"Les performances et la vitesse médiocres" résument à peu près tout, mais ce n'était pas la faute des types. Si vous collez un donk assez puissant à l'avant de n'importe quel avion, il a de bien meilleures chances de réaliser ses attentes.

Le Roc par exemple avec un équipage de deux et une tourelle de quatre canons et ayant un moteur de moins de 1000 ch est une blague tbh !

Si l'on remonte à l'histoire, je me demande si la personne qui a initié l'exigence était un ancien combattant de Bristol.


Comment pouvez-vous être agressif si vous devez vous enfuir pour utiliser les armes à feu ? Même si vous êtes en mesure de gagner le combat, l'ennemi peut interrompre le combat à volonté. Comment pouvez-vous être aussi bon que l'autre si votre avion est beaucoup plus lourd avec plus de traînée que l'ennemi ?

C'était un concept défectueux et n'aurait jamais dû être envisagé pour la production.

Il me semble me souvenir de l'article de Flypast disant qu'il s'agissait d'un massacre en gros en France du type et lorsque les derniers ont atteint le Royaume-Uni, le tireur de BAC a été stupéfait de découvrir que les tireurs du Royaume-Uni étaient désormais des sergents payés.

Bonne idée, mais comme les lance-flammes dans la queue que les Allemands ont essayés, ils se sont finalement avérés être un échec.


Prise aujourd'hui, 29/mai/2020, la plaque à Blakeney, commémorant le F/L Nicholas Cooke DFC, avec la flèche de l'église de Balkeney en arrière-plan.

je me demande si n'importe qui les défenses étaient-elles vraiment prêtes pour les « bombardiers escortés par des chasseurs » ? La plupart des forces aériennes semblent avoir supposé que les bombardiers seraient capables d'opérer sans escorte, protégés soit par leur vitesse, soit par leur armement défensif. Il y avait peut-être aussi une surestimation de l'efficacité des bombardements, de sorte que les gens n'étaient pas préparés pour les longues campagnes d'usure dans lesquelles un taux de perte de, disons, 6 % ou plus était une proposition perdante, même si les bombardiers réussissaient certainement.

Avant l'expérience de 1940, la tâche avait l'air différente, simplement chasseur contre bombardier, et comme les forces de bombardiers avaient une grande confiance en l'efficacité de la tourelle à quatre canons, le Defiant ressemblait évidemment à une bonne idée d'attaquer par le bas était déjà bien établi depuis WW I, et s'est avéré être toujours une bonne tactique pendant la Seconde Guerre mondiale (d'où Schräege Muzik, anticipé par le Sopwith Dolphin).

Les choses se sont passées différemment, et le Defiant s'est avéré ne pas être une bonne idée, même si ce n'était pas non plus un scandale qu'il ait été construit (bien que Colin Sinnott dans La RAF et la conception des aéronefs 1923-39 enregistre une réaction défavorable à la proposition de le construire sans armement avancé). Peut-être que les équipages ont déclaré qu'ils aimaient l'avion parce que c'était une bonne mise en œuvre d'une idée qui s'est avérée ne pas répondre aux circonstances. Ce n'était pas beaucoup plus lent qu'un Hurricane, et était sûrement bien meilleur que le Blackburn Roc. Vraisemblablement, la plupart des avions qui ont fini comme remorqueurs cibles n'étaient pas de mauvais avions, juste des avions sans aucun rôle agressif plus utile.


Travailler pour Boulton Paul

Production Defiant Mk est à l'usine d'avions Boulton Paul, Wolverhampton © Boulton Paul Association

J'ai travaillé homme et garçon à Boulton Paul Aircraft, j'ai été éduqué par eux. Je suis entré en apprentissage à 16 ans et j'ai obtenu mon diplôme à 21 ans. J'étais destiné à entrer dans le bureau d'études, mais je me suis dit "c'est ennuyeux - je veux construire des avions" et en un rien de temps j'ai dirigé une équipe d'hommes deux fois plus âgés que moi.

Quand je repense à la façon dont ces hommes m'ont répondu, c'était incroyable. Mais je suis vite devenu connu pour le dépannage. Le gaffer avait l'habitude de dire "envoyez chercher Jackie Holmes - il saura quoi faire..." Alors j'ai semblé bien m'entendre.

Je me souviens d'être entré pour la toute première fois dans l'usine et d'y avoir vu les files de Defiants. Quelle vue magnifique. En travaillant à Boulton Paul avec les techniciens à l'époque, étant jeune, je voulais découvrir tout ce que je pouvais sur le Defiant.

Lorsque nous étions dans l'usine pendant la guerre, nous avons rencontré le Tannoy « les Defiants étaient en opération la nuit dernière, ils ont eu une quantité X d'avions » et une grande joie montait. C'était un sacré coup de boost pour le moral. C'était un combat de nuit très réussi.

Le Defiant a été conçu à l'origine à Norwich et quand j'étais jeune, je me souviens qu'il y avait un grand rideau suspendu au plafond du hangar de l'usine de Norwich et mon père disait : "Tu ne dois jamais regarder derrière ce rideau - c'est secret". C'était donc comme un chiffon rouge pour un taureau pour moi, j'ai jeté un coup d'œil à travers le rideau et bas et voici, il y avait une maquette du Defiant. On l'appelait l'avion des merveilles à l'époque.

J'aime toujours le Defiant Ken Wallis [pilote de bombardier et commandant d'escadre de la Seconde Guerre mondiale] qui est devenu célèbre pour avoir piloté son autogire dans l'un des films de James Bond, avait piloté un Defiant alors quand il a entendu parler de ma réplique, il m'a appelé et nous avons eu un bon vieux 'craie'. Et à la fin, il a dit, je vais t'appeler "Defiant Jack".

Mais le Defiant, c'est Boulton Paul - je suis un homme d'entreprise de bout en bout - j'y ai passé toute ma vie, homme et garçon. Lorsque nous avons formé la Boulton Paul Heritage Association, la société a eu la gentillesse de nous laisser une partie de l'usine pour construire mon Defiant - et avec l'aide de quelques bons hommes - de nombreux autres projets également.

La plupart des membres d'origine sont décédés, mais le travail et les centaines d'heures de travail investies, en particulier par notre président Cyril Plimmer, en ont valu la peine. Nous avons été forcés d'abandonner beaucoup de nos projets lorsque le RAF Museum Cosford a déclaré qu'ils voulaient la collection, puis ont décidé de ne pas le faire - ils ont donc dû partir.

Mais le Defiant est si spécial pour moi parce que j'ai grandi avec lui, c'était mon rêve d'en construire un et, avec l'aide de M. Dave Brocklehurst, il a maintenant une résidence permanente au Kent Battle of Britain Museum.

*Merci pour votre demande, que nous avons reçue le 11 janvier 2015.
Nous pouvons confirmer que Boulton Paul Defiant L7005 a été impliqué dans un combat avec Dornier Do. 17s le 26 août 1940, alors qu'il patrouillait entre Herne Bay et Deal dans le Kent. Nos dossiers montrent également que l'équipage a fait des réclamations pour deux Do. 17s et un Messerschmitt Bf. 109 abattus, tandis que d'autres membres de l'escadron ont réclamé un total de six autres Do.17 détruits et un endommagé. Cependant, nos dossiers ne fournissent aucune identification pour l'avion allemand individuel revendiqué par l'un des avions de la RAF impliqués, ni de détails sur les sites de l'accident. À la fin du combat, le L7005 a été contraint de s'écraser à Herne Bay en raison des dommages subis.
Stuart Hadaway, Branche historique de l'air (RAF). Réf. D/AHB(RAF)/8/13


PAPIER 27

Dans un tour de force inventif qui a rarement, voire jamais, été égalé pour son éclat et ses conséquences de grande envergure, James Watt a radicalement modifié la machine à vapeur non seulement en ajoutant un condenseur séparé, mais en créant une toute nouvelle famille de liaisons. Son approche était largement empirique, comme nous l'utilisons aujourd'hui.

Cette étude suggère que, malgré le glamour des méthodes de calcul sophistiquées d'aujourd'hui, un sens intuitif très développé, renforcé par une connaissance du passé, est toujours indispensable à la conception de mécanismes réussis.

L'AUTEUR: Eugene S. Ferguson, ancien conservateur du génie mécanique et civil au Musée national des États-Unis, Smithsonian Institution, est maintenant professeur de génie mécanique à l'Iowa State University of Science and Technology.

Dans les écoles d'ingénieurs aujourd'hui, un étudiant est initié à la cinématique des mécanismes au moyen d'un cours d'analyse cinématique, qui s'intéresse aux principes sous-jacents aux mouvements se produisant dans les mécanismes. Ces principes sont mis en évidence par l'étude de mécanismes déjà existants, tels que la tringlerie d'un train d'atterrissage rétractable, les mécanismes de calcul, les mécanismes utilisés dans une automobile, etc. Une approche systématique, sinon rigoureuse, de la conception des engrenages et des cames est également généralement présentée dans un tel cours. Jusqu'à récemment, cependant, aucune tentative sérieuse n'a été faite pour appliquer les principes développés dans l'analyse cinématique au problème plus complexe de la synthèse cinématique des liaisons. Par synthèse cinématique, on entend la conception d'une liaison pour produire une série donnée de mouvements dans un but particulier.

Qu'une approche rationnelle - numérique ou géométrique - de la synthèse cinématique soit possible est une idée relativement récente, pas encore pleinement acceptée, mais c'est cette idée qui est responsable de l'intense intérêt scientifique pour la cinématique des mécanismes qui s'est produit dans ce pays au sein de la 10 dernières années.

Cette activité savante a entraîné la redécouverte de nombreux travaux antérieurs sur le sujet, et presque tous les savants travaillant actuellement dans ce domaine ont reconnu d'une manière ou d'une autre leur dette envers ceux qui sont arrivés plus tôt qu'eux. Il y a eu des révisions occasionnelles de la séquence et de la nature des développements, mais l'accent a naturellement été mis sur le passé récent. Il me semble qu'il y a quelque chose à gagner à regarder au-delà de notre propre génération, ou même au-delà de l'époque de Franz Reuleaux (1829-1905), qui est généralement à l'origine de nombre de nos concepts modernes d'analyse et de conception de mécanismes, et d'enquêter sur les idées qui ont rendu possible les contributions de Reuleaux.

Passez à la cinématique. Cela vous remboursera. Elle est plus féconde que la géométrie, elle ajoute une quatrième dimension à l'espace.

—Tchebychev à Sylvestre, 1873

Sans prétendre à l'exhaustivité, j'ai essayé dans cet article de retracer les points culminants du développement de l'analyse et de la synthèse cinématiques, à la fois dans les cercles académiques et dans l'atelier, en notant si possible l'influence de l'une sur l'autre. Si j'ai consacré plus d'espace à des personnes et à des épisodes particuliers que ne le justifient leurs contributions au traitement moderne du sujet, c'est parce que j'ai découvert que l'histoire de la cinématique des mécanismes, comme l'histoire de toute autre branche de l'ingénierie, est plus intéressant et plus plausible s'il est reconnu que son développement évolutif est le résultat de l'activité humaine. Cette histoire a été forgée par des gens comme nous, non moins intelligents et non moins soumis que nous à l'environnement, à un regard subjectif, à un héritage d'idées et de croyances.

J'ai choisi la période de l'époque de Watt parce que les mécanismes modernes sont originaires de lui, et j'ai mis l'accent sur le premier siècle de la période parce qu'en 1885, de nombreuses idées de la cinématique moderne des mécanismes étaient bien développées. Les liaisons sont discutées, à l'exclusion virtuelle des engrenages et des cames, parce qu'une grande partie des travaux universitaires en synthèse cinématique est actuellement dirigée vers la conception de liaisons et parce que les liaisons fournissent un fil conducteur pour un récit qui serait devenu inutilement complexe si un traitement détaillé de les engrenages et les cames avaient été inclus. J'ai ramené le récit au présent en retraçant la cinématique telle qu'elle est enseignée dans les écoles d'ingénieurs américaines, en terminant par une brève mention de l'activité savante en cinématique dans ce pays depuis 1950. Une liste annotée de références supplémentaires est jointe en guise d'encouragement à poursuivre les travaux dans l'histoire du sujet.

James Watt, synthétiseur cinématique

James Watt (1736-1819), améliorateur de la machine à vapeur, était un concepteur de mécanismes très doué, bien que sa formation ne comprenne aucune étude formelle des mécanismes. En effet, l'étude des mécanismes, sans égard immédiat aux machines dans lesquelles ils étaient utilisés, n'a été introduite qu'après l'achèvement des importants travaux de Watt, alors que la conception même des mécanismes avait duré plusieurs siècles avant l'époque de Watt.

Des mécanismes utilisant des vis, des cames et des engrenages étaient certainement utilisés au début de l'ère chrétienne. Bien que je ne sois pas au courant de preuves sans équivoque de l'existence de liaisons à quatre barres avant le XVIe siècle, leur application généralisée à cette époque indique qu'elles sont probablement apparues beaucoup plus tôt. Un croquis alléchant du XIIIe siècle d'une scierie à va-et-vient (fig. 1) suggère, mais ne prouve pas, que la tringlerie à quatre barres était alors utilisée. Léonard de Vinci (1452-1519) a délimité, s'il n'a pas construit, un mécanisme à manivelle et coulisseau, également pour une scierie (fig. 2). Au 16ème siècle peut être trouvé la conversion du mouvement rotatif en mouvement alternatif (à proprement parler, une oscillation à travers un petit arc d'un grand cercle) et vice versa par l'utilisation de liaisons d'éléments rigides (fig. 3 et 4), bien que la conversion du mouvement rotatif à alternatif était à cette époque plus fréquemment accompli par des cames et des engrenages intermittents. Néanmoins, l'idée de liaisons était bien ancrée dans le répertoire du constructeur de machines avant 1600. En fait, on aurait pu se demander en 1588, lorsqu'Agostino Ramelli publia son livre sur les machines [1], si les liaisons n'avaient pas atteint leur paroxysme. stade de développement. Pour illustrer mon propos, j'ai sélectionné la planche de Ramelli qui m'attire le plus (fig. 5), bien que le livre présente plus de 200 autres machines d'une complexité et d'une ingéniosité comparables.

[1] Agostino Ramelli, Machine Le Divers et Artificiel, Paris, 1588.

Figure 1.-Scierie de haut en bas du 13e siècle. Le mécanisme de guidage en bas à gauche, attaché à la lame de scie, semble être une tringlerie à 4 barres. Après Robert Willis, trad. et éd., Fac-similé du Carnet de croquis de Wilars de Honecort (Londres, 1859, pl. 43).

Figure 2.-Mécanisme à manivelle coulissante de Léonard de Vinci (1452-1519), redessiné à partir de ses cahiers manuscrits. Une scie à cadre est représentée à l'extrémité inférieure des guides. De Theodor Beck, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaues (Berlin, 1899, p. 323).

Figure 3.-moteur de soufflage par Vanuccio Biringuccio, vers 1540, montrant la conversion du mouvement de l'arbre de la roue hydraulique de la rotation à l'oscillation. De Theodor Beck, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaues (Berlin, 1899. p. 120).

Figure 4.—Moulin à grains, 1588, montrant la conversion du mouvement des barres d'exploitation de l'oscillation à la rotation. Notez les masselottes, prédécesseurs du volant moteur. D'Agostino Ramelli, Machine Le Divers et Artificiel (Paris, 1588, pl. ci-contre p. 199).

Figure 5.-Machine pour élever l'eau. Une telle machine a été construite en Espagne au XVIe siècle et a fonctionné pendant environ 80 ans. D'Agostino Ramelli, Machine Le Divers et Artificiel (Paris, 1588, p. 199).

Il y avait une grande différence, à la fois dans la conception et l'exécution, entre les liens de Ramelli et ceux de James Watt quelque 200 ans plus tard. Watt était responsable d'initier de profonds changements dans la technologie mécanique, mais il faut reconnaître que les arts mécaniques avaient, à travers des siècles de lent développement, atteint le stade où son génie pouvait s'épanouir. Les connaissances et la capacité de fournir les matériaux et les outils nécessaires aux recherches de Watt étaient à portée de main, et grâce à l'optimisme et aux encouragements patients de son partenaire, Matthew Boulton, ils ont été mis à sa disposition.

Le génie de Watt n'était nulle part plus évident que dans sa synthèse des liens. Un ingrédient essentiel dans le succès des liaisons de Watt, cependant, était l'appréciation de son partenaire du tout nouvel ordre de raffinement qu'ils appelaient. Matthew Boulton, qui avait été un fabricant prospère de boutons et de nouveautés en métal bien avant la formation de son partenariat avec Watt, avait immédiatement reconnu la nécessité de prendre soin de la construction de la machine à vapeur de Watt. Le 7 février 1769, il avait écrit à Watt :[2] « Je présumais que votre moteur nécessiterait de l'argent, un travail très précis et une correspondance abondante pour en tirer le meilleur parti et que le meilleur moyen de maintenir la réputation et de faire la justice de l'invention serait de garder la partie exécutive de celui-ci hors des mains de la multitude d'ingénieurs empiriques, qui, par ignorance, par manque d'expérience et par manque de commodité nécessaire, seraient très susceptibles de produire une fabrication mauvaise et imprécise dont toutes les déficiences affecterait la réputation de l'invention." Boulton s'attendait à construire les moteurs dans son atelier "avec une différence de précision aussi grande qu'il y a entre le forgeron et le fabricant d'instruments mathématiques." Les Soho Works de Boulton et Watt, à Birmingham, Angleterre , a résolu pour Watt le problème de la production de "grands" (c'est-à-dire dans des tailles suffisamment grandes pour être utiles dans les moteurs à vapeur) les mécanismes qu'il a conçus. [3]

[2] Henry W. Dickinson, James Watt, artisan et ingénieur ampli, Cambridge, Cambridge University Press, 1936, p. 52-53.

[3] James P. Muirhead, L'origine et le progrès des inventions mécaniques de James Watt, Londres, 1854, vol. 1, pp. 56, 64. Cet ouvrage, en trois volumes, contient des lettres, d'autres documents et des planches de dessins de description de brevet.

Les contributions de Boulton et Watt à la mécanique pratique « grande » ne peuvent être surestimées. Il y avait au 18ème siècle des fabricants d'instruments et des fabricants de garde-temps qui avaient produit un travail d'une précision étonnante, mais ce travail comprenait des objets relativement petits, tous étant à la portée d'un tour d'établi, d'outils à main et d'un superbe travail manuel. L'avancement rapide des machines-outils, qui a considérablement élargi la portée de l'art de la construction de machines, a commencé pendant le partenariat Boulton et Watt (1775-1800).

En avril 1775, l'escarmouche de Concord entre colons américains et tuniques rouges britanniques marqua le début d'une guerre qui allait déterminer pour l'avenir le cours des événements politiques dans l'hémisphère occidental.

Un autre événement d'avril 1775 survenu à Birmingham semble maintenant avoir marqué le début d'une nouvelle ère de progrès technologique. C'est vers la fin de ce mois que Boulton, aux usines de Soho, a écrit à son partenaire et a commenté la réception du cylindre de moteur à vapeur en fonte qui avait été fini dans l'alésage de John Wilkinson :

. cela semble assez vrai, mais a un pouce d'épaisseur et pèse environ
10 quintaux. Son diamètre est à peu près autant au-dessus de 18 pouces que l'étain
on était sous, et donc il est devenu nécessaire d'ajouter un laiton
cerceau au piston, qui est fait près de deux pouces de large. [4]

Ce cylindre marqua en effet le tournant du développement d'une longueur décourageante de la machine à vapeur Watt, qui pendant 10 ans avait occupé presque toutes les pensées de Watt et tout le temps qu'il pouvait consacrer aux nécessités de gagner sa vie. Bien qu'il y ait eu de nombreux essais à venir pour la société Boulton et Watt dans le développement et le perfectionnement de la machine à vapeur, le problème crucial des fuites de vapeur au-delà du piston dans le cylindre avait maintenant été résolu par la nouvelle aléseuse de Wilkinson, qui était la première grande machine-outil capable d'aléser un cylindre à la fois rond et droit.

L'aléseuse est pertinente pour le développement de liaisons "excellentes", étant la première d'une nouvelle classe de machines-outils qui, au cours des 50 ou 60 prochaines années, en sont venues à inclure presque tous les types de base d'outils d'enlèvement de copeaux lourds qui sont en utiliser aujourd'hui. Le développement d'outils a été accéléré par la précision inhérente requise des liaisons créées par Watt. Une fois qu'il a été démontré qu'une machine grande et complexe, telle que la machine à vapeur, pouvait être construite avec suffisamment de précision pour que son fonctionnement soit relativement sans problème, de nombreux esprits exceptionnels se sont engagés dans le développement de machines et d'outils. Il est cependant intéressant de voir comment Watt et d'autres se sont attaqués aux solutions des problèmes résultant de l'avancée de la machine à vapeur.

Au cours des années 1770, la demande de puissance continue et fiable appliquée à un arbre rotatif devenait insistante, et une grande partie des efforts de Boulton et de Watt visaient à répondre à cette demande. Les moulins de toutes sortes utilisaient de l'eau ou des chevaux pour faire tourner les "roues", mais, alors que ces sources d'énergie étaient suffisantes pour les petites opérations, la quantité d'eau disponible était souvent limitée, et l'utilisation d'énormes caprices de chevaux était souvent impraticable.

Le seul type de machine à vapeur qui existait alors était le moteur à faisceau Newcomen, qui avait été introduit en 1712 par Thomas Newcomen, également un Anglais. Ce type de moteur était largement utilisé, principalement pour pomper l'eau des mines, mais occasionnellement pour pomper de l'eau dans un réservoir pour alimenter une roue hydraulique. Il était agencé avec un cylindre à vapeur vertical situé sous une extrémité d'une grande poutre de travail pivotante et une pompe à piston vertical sous l'autre extrémité. De lourdes chaînes plates étaient fixées à un secteur à chaque extrémité de la poutre de travail et aux tiges de piston du moteur et de la pompe de telle sorte que les tiges étaient toujours tangentes à un cercle dont le centre était au niveau du pivot de la poutre. Le poids des pièces de la pompe alternative a tiré l'extrémité de la pompe du faisceau dans l'atmosphère, agissant sur la partie supérieure ouverte du piston dans le cylindre à vapeur, a entraîné l'abaissement de l'extrémité du moteur du faisceau lorsque la vapeur sous le piston a été condensée . Les chaînes ne transmettraient bien entendu la force du piston à la poutre qu'en tension.

Il est maintenant évident qu'une bielle, une manivelle et un volant d'inertie suffisamment lourd auraient pu être utilisés dans un moteur Newcomen conventionnel afin d'alimenter un arbre en rotation, mais les preuves contemporaines montrent clairement que cette solution n'était en aucun cas évidente. à Watt ni à ses contemporains.

Au moment de son premier brevet de moteur, en 1769, Watt avait conçu une "roue à vapeur", ou moteur rotatif, qui utilisait du mercure liquide dans la partie inférieure d'une chambre toroïdale pour fournir une limite aux espaces de vapeur formés successivement par des vannes à volet dans le chambre. Les difficultés pratiques de construction ont finalement exclu cette solution au problème d'une source d'énergie rotative, mais pas avant que Boulton et Watt y aient consacré des efforts et de l'argent considérables. [5]

[5] Henry W. Dickinson et Rhys Jenkins, James Watt et la machine à vapeur, Oxford, Clarendon Press, 1927, pp. 146-148, pls. 14, 31. Ce travail présente une discussion complète et bien informée, basée sur des matériaux primaires, du développement des nombreuses contributions de Watt à la technologie mécanique. Il est habilement résumé dans Dickinson, op. cit. (note de bas de page 2).

En 1777, un orateur devant la Royal Society de Londres a observé que pour obtenir une sortie rotative d'un moteur à vapeur alternatif, une manivelle "se produit naturellement en théorie", mais qu'en fait la manivelle n'est pas pratique en raison de la vitesse irrégulière du moteur. et sa longueur de course variable. Il a dit que sur la première variation de longueur de course, la machine serait " soit brisée en morceaux, soit retournée." [6] John Smeaton, au premier rang des ingénieurs à vapeur anglais de son temps, a été demandé en 1781 Avitaillement-Office pour son avis quant à savoir si un moulin à grain à vapeur doit être entraîné par une manivelle ou par une roue hydraulique alimentée par une pompe. La conclusion de Smeaton était que la manivelle était tout à fait inadaptée à une machine dans laquelle la régularité de fonctionnement était un facteur. "J'appréhende", écrivait-il, "qu'aucun mouvement communiqué par le faisceau alternatif d'un camion de pompiers ne puisse jamais agir de manière parfaitement égale et stable en produisant un mouvement circulaire, comme l'écoulement régulier de l'eau en faisant tourner une roue hydraulique." Il a recommandé, incidemment, que une machine à vapeur Boulton et Watt soit utilisée pour pomper de l'eau pour alimenter la roue hydraulique. [7] Smeaton avait pensé à un volant d'inertie, mais il a estimé qu'un volant d'inertie suffisamment grand pour atténuer le fonctionnement saccadé et saccadé des moteurs à vapeur qu'il avait observés serait plus un encombrement qu'une pompe, un réservoir et une roue hydraulique. [8]

[6] John Farey, Un traité sur la machine à vapeur, Londres, 1827, p. 408-409.

[7] Rapports de feu John Smeaton, F.R.S., Londres, 1812, vol. 2, p. 378-380.

[8] Farey, op. cit. (note de bas de page 6), p. 409.

La simplicité de la solution éventuelle du problème n'était pas claire pour Watt à ce moment. Il n'était pas, comme le veut la tradition, bloqué simplement par l'existence d'un brevet pour une simple manivelle et donc contraint d'inventer un autre dispositif en remplacement.

Matthew Wasbrough, de Bristol, l'ingénieur communément crédité du brevet de manivelle, n'a fait aucune mention d'une manivelle dans son cahier des charges, mais avait plutôt l'intention d'utiliser des "racks avec dents", ou "une ou plusieurs poulies, roues, segments de roues, auxquels sont attachés des rotchets et des clics ou des palets. " Il a cependant proposé " d'ajouter une mouche ou des mouches, afin de rendre le mouvement plus régulier et uniforme ". Malheureusement pour nous, il n'a soumis aucun dessin avec sa spécification de brevet. [9]

[9] Brevet britannique 1213, 10 mars 1779.

James Pickard, de Birmingham, comme Boulton, un boutonnier, a breveté en 1780 un dispositif à manivelle à contrepoids (fig. 6) qui devait éliminer l'objection à une manivelle, qui fonctionnait avec un levier changeant et donc une puissance irrégulière. Dans la figure 6, la roue à contrepoids, tournant deux fois pour chaque tour de manivelle (A), permettrait au contrepoids de descendre pendant que la manivelle dépassait la position de point mort et serait relevée alors que la manivelle avait un effet de levier maximal. Aucune mention d'un volant d'inertie n'a été faite dans ce brevet. [dix]

[10] Brevet britannique 1263, 23 août 1780.

Figure 6.-L'un des "brevets Crank" du moteur à vapeur qui a entravé les progrès de James Watt. Ce brevet, accordé à James Pickard en 1780, ne revendiquait que la disposition des contrepoids, pas la manivelle. Le maneton auquel la bielle était attachée est à Aa. Du brevet britannique 1263, 23 août 1780.

Wasbrough, constatant que ses "chets et clics" ne servaient pas, utilisa en fait, en 1780, une manivelle avec un volant d'inertie. Watt en était conscient, mais il n'était pas convaincu de la supériorité de la manivelle sur les autres appareils et n'appréciait pas immédiatement la capacité de régulation d'un volant d'inertie. [11] En avril 1781, Watt écrivit à Boulton, qui était alors hors de la ville : « Je sais par expérience que l'autre artifice, que vous m'avez vu essayer, fonctionne au moins aussi bien, et a en fait de nombreux avantages sur la manivelle. » [12] L'"autre artifice" était probablement sa roue oscillante qu'il a construite et qui est apparue sur sa prochaine description de brevet importante (fig. 7a). Ce brevet contenait également quatre autres dispositifs, dont l'un était facilement reconnaissable comme une manivelle, et dont deux étaient des excentriques (fig. 7a, b). Le quatrième dispositif était le célèbre engrenage soleil-planète (fig. 7e). [13] Malgré la similitude de la simple manivelle avec les différentes variantes conçues par Watt, ce brevet n'a pas attiré l'attention de Wasbrough ou de Pickard, peut-être parce qu'aucune personne raisonnable ne prétendrait que la manivelle elle-même était une caractéristique brevetable, ou peut-être parce que la la similitude n'était pas si évidente à l'époque. Cependant, Watt a évité l'application directement discernable de manivelles parce qu'il préférait éviter une poursuite qui pourrait renverser son brevet ou d'autres. Par exemple, si les brevets de Wasbrough et Pickard avaient été annulés, ils seraient devenus la propriété publique et Watt craignait qu'ils ne " tombent entre les mains d'hommes plus ingénieux ", qui donneraient à Boulton et Watt plus de concurrence que Wasbrough et Pickard. [14]

[11] Dickinson et Jenkins, op. cit. (note 5), pp. 150, 154.

[13] William Murdock, à cette époque un monteur Boulton et Watt, a peut-être suggéré cet arrangement. Idem., p. 56.

[14] Muirhead, op. cit. (note de bas de page 3), vol. 3, remarque à la p. 39.

Figure 7.—Les cinq dispositifs alternatifs de James Watt pour la conversion du mouvement alternatif en mouvement rotatif dans une machine à vapeur. (Brevet britannique 1306, 25 octobre 1781). De James P. Muirhead, L'origine et le progrès des inventions mécaniques de James Watt (Londres, 1854, vol. 3, pls. 3-5, 7).

(a) "Roue inclinée." L'arbre vertical à est mis en rotation par l'action des roues H et J sur came, ou plateau cyclique, abc. Boulton et Watt ont essayé cet appareil mais l'ont jeté.

(b) Manivelle à contrepoids.

(c) "Roue excentrique" avec chape externe suspendue à la poutre de travail. La roue pivote à C.

(d) "Roue excentrique" avec roue d'entraînement interne suspendue à la poutre de travail. Roue B est pivoté au centre de l'arbre UNE.

(e) Engrenage Soleil et planète. C'est l'idée effectivement employée dans les moteurs Boulton et Watt. En tant que lien facultatif JK tenait les centres des roues dentées toujours équidistants, le guide annulaire g n'a pas été utilisé.

L'arrangement du soleil et de la planète, avec des engrenages de taille égale, a été adopté par Watt pour presque tous les moteurs rotatifs qu'il a construits pendant la durée des "brevets à manivelle". cycle unique de fonctionnement du piston, nécessitant ainsi un volant d'inertie d'un quart seulement de la taille du volant d'inertie nécessaire si une simple manivelle était utilisée. Le lien optionnel (JK de la fig. 7e) a été utilisé dans les moteurs tels que construits.

Dès le début, les moteurs rotatifs étaient à double effet, c'est-à-dire que le travail était effectué à la vapeur alternativement à chaque extrémité du cylindre. Le moteur à double effet, contrairement au moteur de pompage à simple effet, nécessitait une tige de piston qui pousserait aussi bien que tirerait. C'est dans la solution de ce problème que l'originalité et le jugement sûr de Watt ont été le plus clairement démontrés.

Une disposition à crémaillère et secteur (fig. 8) a été utilisée sur certains moteurs. Le premier, selon Watt, « a éclaté plusieurs dents de la crémaillère, mais fonctionne régulièrement ». Nous l'avons maintenant apprivoisé, cependant. » [16]

[15] James Watt, 31 mars 1783, cité dans Dickinson et Jenkins, op. cit. (note 5), p. 140.

[16] Watt à De Luc, 26 avril 1783, cité dans Muirhead, op. cit. (note de bas de page 3), vol. 2, p. 174.

Figure 8.-moteur en watts de 1782 (brevet britannique 1321, 12 mars 1782) montrant la crémaillère et le secteur utilisés pour guider l'extrémité supérieure de la tige de piston et pour transmettre la force du piston au faisceau de travail. Ce moteur, avec un cylindre de 30 pouces et une course de 8 pieds, était prévu pour le pompage. Tige de pompe SS est suspendu au secteur de la poutre de travail. De James P. Muirhead, L'origine et le progrès des inventions mécaniques de James Watt (Londres, 1854, vol. 3, pl. 15).

C'est environ un an plus tard que l'attelage en ligne droite [17] a été pensé. « J'ai commencé un nouveau lièvre », a écrit Watt à son partenaire. "J'ai eu un aperçu d'une méthode pour faire monter et descendre la tige du piston perpendiculairement, en la fixant seulement à un morceau de fer sur la poutre, sans chaînes, ni guides perpendiculaires, ni frottements indésirables, têtes d'arche, ou autres maladresses. Je ne l'ai encore essayé que dans un modèle léger, je ne peux donc pas m'appuyer dessus, bien que je pense que c'est une chose très probable pour réussir, et l'un des mécanismes simples les plus ingénieux que j'aie inventés. " [18]

[17] Watt était une tringlerie à quatre barres. Toutes les liaisons en ligne droite à quatre barres qui n'ont pas de paires coulissantes ne tracent qu'une ligne approximativement droite. La liaison en ligne droite exacte dans un seul plan n'était connue qu'en 1864 (voir p. 204). En 1853, Pierre-Frédéric Sarrus (1798-1861), professeur français de mathématiques à Strasbourg, a conçu une liaison spatiale en accordéon qui traçait une véritable ligne droite. Décrit mais non illustré (Académie des Sciences, Paris, Comptes rendus, 1853, vol. 36, pp. 1036-1038, 1125), le mécanisme fut oublié et deux fois réinventé finalement, l'invention originale fut redécouverte par un écrivain anglais en 1905. Pour la chronologie, voir Florian Cajori, Une histoire des mathématiques, éd. 2, New-York, 1919, p. 301.

[18] Muirhead, op. cit. (note de bas de page 3), vol. 2, p. 191-192.

La tringlerie en ligne droite merveilleusement simple de Watt a été incorporée dans un grand moteur à faisceau presque immédiatement, et l'inventeur habituellement pessimiste et réservé était proche d'un état d'exaltation quand il a dit à Boulton que le "nouveau mouvement perpendiculaire central répond au-delà de toute attente, et ne rend pas le l'ombre d'un bruit. » [19] Cette liaison, qui a été incluse dans un vaste brevet de 1784, et deux dispositifs alternatifs sont illustrés ici (fig. 9). Une des alternatives est une traverse guidée (fig. 9, en haut à droite).

Figure 9.-Mécanismes de Watt pour guider l'extrémité supérieure de la tige de piston d'un moteur à double effet (brevet britannique 1432, 28 avril 1784). En haut à gauche, tringlerie en ligne droite en haut à droite, traverse et agencement de guidage en bas à gauche, tige de piston UNE est guidé par les secteurs et E, suspendu par des cordons souples. De James P. Muirhead, L'origine et le progrès des inventions mécaniques de James Watt (Londres, 1854, vol. 3, pls. 21, 22).

Aussi géniale que fût la conception de cette liaison, elle fut suivie d'une synthèse qui est loin d'être incroyable. Afin de rendre plus compacte la tringlerie attachée à la poutre de ses moteurs, Watt avait puisé dans son expérience des idées que son expérience avait rapportées au travail effectué bien plus tôt sur une machine à dessiner utilisant un pantographe. [20] Watt a combiné son lien en ligne droite avec un pantographe, un lien devenant un membre du pantographe.

[20] « Elle n'a qu'un seul défaut », avait-il dit à un ami le 24 décembre 1773, après lui avoir décrit la machine à dessiner, « c'est-à-dire qu'elle ne le fera pas, car elle décrit des sections coniques au lieu de lignes droites ». Idem., p. 71.

La longueur de chaque maillon oscillant de la liaison en ligne droite a ainsi été réduite à un quart au lieu de la moitié de la longueur de la poutre, et l'ensemble du mécanisme a pu être construit de sorte qu'il ne s'étende pas au-delà de l'extrémité de la poutre de travail. Cet arrangement fut bientôt connu sous le nom de "mouvement parallèle" de Watt (fig. 10). [21] Des années plus tard, Watt a dit à son fils : " Bien que je ne sois pas trop anxieux après la célébrité, je suis pourtant plus fier du mouvement parallèle que de toute autre invention mécanique que j'ai jamais faite. " [22]

[21] Tout au long du XIXe siècle, le terme « mouvement parallèle » a été utilisé sans discernement pour désigner toute liaison en ligne droite. Je n'ai pas découvert l'origine du terme. Watt ne l'a pas utilisé dans sa description de brevet, et je ne l'ai pas trouvé dans ses écrits ou ailleurs avant 1808 (voir note de bas de page 22). La Cyclopédie (Abraham Rees, éd., Londres, 1819, vol. 26) a défini le mouvement parallèle comme "terme de quota utilisé parmi la mécanique pratique pour désigner le mouvement rectiligne d'une tige de piston, &c. dans le sens de sa longueur et de ses dispositifs, par lesquels ces mouvements rectilignes alternatifs sont convertis en mouvements rotatifs continus, ou vice versa. " Robert Willis dans son Principes du mécanisme (Londres, 1841, p. 399) a décrit le mouvement parallèle comme un "terme quelque peu maladroitement appliqué à une combinaison de tiges articulées, dont le but est de faire en sorte qu'un point décrive une ligne droite. " A. B. Kempe dans Comment tracer une ligne droite (Londres, 1877, p. 49) écrivait : « On m'a plus d'une fois demandé de me débarrasser du terme répréhensible « mouvement parallèle ». Je ne sais pas comment il en est venu à être employé, et il n'exprime certainement pas ce qui est prévu. L'expression, cependant, s'est maintenant cristallisée, et pour ma part, je ne peux pas entreprendre de trouver un solvant."

[22] Muirhead, op. cit. (note de bas de page 3), vol. 3, remarque à la p. 89.

Figure 10.-Watt's "mouvement parallèle." Le faisceau de travail du moteur est pivoté à UNE. Pivot F est fixé au châssis du moteur. De Dyonysius Lardner, Le moteur à vapeur (Philadelphie, 1852), pl. 5 (éd. américain 5 de Londres éd. 5).

La tringlerie à quatre barres Watt a été utilisée 75 ans après sa création par l'Américain Charles B. Richards lorsqu'il a conçu, en 1861, son premier indicateur de moteur à grande vitesse (fig. 11). Introduit en Angleterre l'année suivante, l'indicateur Richards a connu un succès immédiat et plusieurs milliers ont été vendus au cours des 20 ou 30 années suivantes. [23]

[23] Charles T. Porter, Souvenirs d'ingénierie, New York, 1908, p. 58-59, 90.

Figure 11.—Indicateur de moteur à grande vitesse Richards de 1861, montrant l'application de la tringlerie en ligne droite de Watt. (USNM 307515 Smithsonian photo 46570).

En considérant l'ordre de capacité synthétique requis pour concevoir la liaison en ligne droite et pour la combiner avec un pantographe, il convient de garder à l'esprit qu'il s'agissait du premier d'une longue lignée de tels mécanismes. [24] Une fois l'idée à l'étranger, il fallait s'attendre à ce que de nombreuses variantes et solutions alternatives apparaissent.On se demande cependant quelle direction auraient pris les travaux ultérieurs si Watt n'avait pas si clairement indiqué la voie.

[24] Au moins une liaison en ligne droite antérieure, un arrangement attribué plus tard à Richard Roberts, avait été représentée avant le brevet de Watt (Pierre Patte, Mémoires sur les objets les plus importants de l'architecture, Paris, 1769, p. 229 et pl. 11). Cependant, ce lien (reproduit ici dans la figure 18) n'a eu aucune influence détectable sur Watt ou sur la pratique ultérieure.

En 1827, John Farey, dans son étude exhaustive de la machine à vapeur, écrivit peut-être la meilleure vue contemporaine de l'œuvre de Watt. Farey, dans sa jeunesse, avait parlé plusieurs fois avec le vieillissant Watt, et il avait réfléchi à la nature de l'intellect qui avait permis à Watt d'être reconnu comme un génie, même de son vivant. En tentant d'expliquer le génie de Watt, Farey a fait quelques observations qui sont pertinentes non seulement pour la synthèse cinématique mais pour le terme actuellement à la mode "créativité".

De l'avis de Farey, la faculté inventive de Watt était de loin supérieure à celle de n'importe lequel de ses contemporains, mais ses nombreuses et diverses idées auraient été de peu d'utilité s'il n'avait pas possédé un très haut ordre de jugement, cette " faculté de distinguer entre les idées décomposant des idées composées en des éléments plus simples en les organisant en classes et en les comparant entre eux. "

Farey était d'avis que bien qu'un esprit comme celui de Watt puisse produire de nouvelles idées brillantes, le " stock commun d'idées qui sont en cours parmi les communautés et les professions, s'avérera généralement de meilleure qualité que la moyenne de ces nouvelles idées, qui peuvent être produit par n'importe quel individu à partir de l'opération de son propre esprit, sans l'aide d'autrui." Farey a conclu avec l'observation que "les ajouts les plus utiles à ce stock commun, proviennent généralement des individus qui connaissent bien l'ensemble de la série." [ 25]

[25] Farey, op. cit. (note de bas de page 6), p. 651, 652.

Pour tracer une ligne droite

Pendant la majeure partie du siècle après que James Watt eut produit son mouvement parallèle, le problème de la conception d'un lien, dont un point décrirait une ligne droite, était un problème qui chatouillait les fantaisies des mathématiciens, des mécaniciens ingénieux et des gentils barboteurs d'idées. . La quête d'un mécanisme rectiligne plus précis que celui de Watt a duré de loin le besoin pressant et pratique d'un tel appareil. Les grandes machines à raboter les métaux étaient bien connues en 1830, et au milieu du siècle, des traverses et des guides de traverse étaient utilisés des deux côtés de l'Atlantique dans les moteurs avec et sans poutres de travail.

En 1819, John Farey avait observé assez précisément que, du moins en Angleterre, de nombreux autres schémas avaient été essayés et trouvés insuffisants et que « les méthodes n'avaient pas été trouvées aussi bonnes que le moteur d'origine et nous constatons en conséquence que tous les fabricants les plus établis et les plus expérimentés faire des moteurs qui ne sont pas altérés par rapport au moteur original de M. Watt. " [26]

[26] Dans Rees, op. cit. (note 21), vol. 34 ("Moteur à vapeur"). John Farey était l'auteur de cet article (voir Farey, op. cit., p. vi).

Deux mécanismes pour produire une ligne droite ont été introduits avant la fin du monopole de Boulton et Watt en 1800. Le premier était peut-être celui d'Edmund Cartwright (1743-1823), qui aurait eu l'idée originale d'un métier à tisser mécanique. Ce dispositif à engrenages (fig. 12), a été caractérisé avec condescendance par un éditeur américain contemporain comme possédant « autant de mérite qu'on peut l'attribuer à un homme engagé dans la poursuite d'études mécaniques pour son propre amusement. » [27] Seuls quelques petits les moteurs ont été fabriqués sous le brevet. [28]

[27] Emporium des Arts et des Sciences, décembre 1813, nouvelle série, vol. 2, non. 1, p. 81.

[28] Farey, op. cit. (note de bas de page 6), p. 666.

Figure 12.-Mécanisme en ligne droite adapté de Cartwright d'environ 1800. D'Abraham Rees, La Cyclopédie (Londres, 1819, "Moteur à vapeur", pl. 5).

Les propriétés d'un hypocycloïde ont été reconnues par James White, un ingénieur anglais, dans sa conception à engrenages qui utilisait un pivot situé sur le cercle primitif d'un engrenage droit tournant à l'intérieur d'un engrenage interne. Le diamètre du cercle primitif de l'engrenage droit était la moitié de celui de l'engrenage intérieur, de sorte que le pivot, auquel la tige de piston était reliée, traçait un diamètre du grand cercle primitif (fig. 13). White en 1801 a reçu de Napoléon Bonaparte une médaille pour cette invention lorsqu'elle a été exposée à une exposition industrielle à Paris. [29] Quelques machines à vapeur utilisant le mécanisme de White ont été construites, mais sans succès commercial notable. White lui-même était plutôt d'accord pour dire que si son invention était "autorisée à posséder des propriétés curieuses, et à être un joli chose, les opinions ne s'accordent pas toutes pour la déclarer, essentiellement et généralement, une bon chose." [30]

[29] H. W. Dickinson, "James White and His 'New Century of Inventions'," Transactions de la société Newcomen, 1949-1951, vol. 27, p. 175-179.

[30] Jacques Blanc, Un nouveau siècle d'inventions, Manchester, 1822, pp. 30-31, 338. Un moteur hypocycloïdal utilisé à Stourbridge, en Angleterre, se trouve au Henry Ford Museum.

Figure 13.—Mécanisme en ligne droite hypocycloïdal de James White, vers 1800. Les masselottes (aux extrémités du bras diagonal) fonctionnaient comme un volant d'inertie. De James White, Un nouveau siècle d'inventions (Manchester, 1822, pl. 7).

La première des liaisons à quatre barres non watts est apparue peu après 1800. L'origine du mouvement du faisceau de sauterelles est quelque peu obscure, bien qu'elle ait été associée au nom d'Oliver Evans, le pionnier américain de l'utilisation de la haute pression. fumer. Une idée similaire, employant une liaison isocèle, a été brevetée en 1803 par William Freemantle, un horloger anglais (fig. 14). [31] C'est le lien qui a été attribué beaucoup plus tard à John Scott Russell (1808-1882), l'éminent architecte naval. [32] Un indice peu concluant qu'Evans avait conçu sa liaison en ligne droite en 1805 est apparu dans une plaque illustrant son Avortement du guide du jeune ingénieur à vapeur (Philadelphie, 1805), et il a certainement été utilisé sur son moteur colombien (fig. 15), qui a été construit avant 1813. La tringlerie de Freemantle, sous une forme modifiée, est apparue dans Rees's Cyclopédie de 1819 (fig. 16), mais il est douteux que même cela aurait été facilement reconnu comme identique à la liaison Evans, car la bielle était à l'extrémité opposée de la poutre de travail de la tige de piston, conformément à l'usage établi , tandis que dans la tringlerie Evans, la manivelle et la bielle étaient à la même extrémité de la poutre. Il est possible qu'Evans ait tiré son idée d'un périodique anglais antérieur, mais les preuves concrètes manquent.

[31] Brevet britannique 2741, 17 novembre 1803.

[32] William J. M. Rankine, Manuel des machines et de la menuiserie, éd. 6, Londres, 1887, p. 275.

Figure 14.-liaison en ligne droite Freemantle, appelée plus tard la liaison Scott Russell. Du brevet britannique 2741, 17 novembre 1803.

Figure 15.-Oliver Evans' "moteur colombien", 1813, montrant l'Evans, ou "grasshopper", tringlerie en ligne droite. De Emporium des Arts et des Sciences (nouvelle sér., vol. 2, n° 3, avril 1814, pl. ci-contre p. 380).

Figure 16.—liaison Freemantle modifiée, 1819, qui est cinématiquement la même que la liaison Evans. Pivots et E sont fixés au châssis du moteur. D'Abraham Rees, La Cyclopédie (Londres, 1819, "Mouvements parallèles", pl. 3).

Si l'idée vient en fait d'Evans, il est étrange qu'il ne l'ait pas mentionné dans ses revendications de brevet, ou dans les descriptions qu'il a publiées de ses moteurs. [33] L'avantage pratique de la tringlerie Evans, utilisant comme il pouvait un faisceau de travail beaucoup plus léger que les moteurs Watt ou Freemantle, n'échapperait pas à Oliver Evans, et il n'était pas un homme d'une modestie excessive en ce qui concerne ses propres inventions.

[33] Greville et Dorothy Bathe, Olivier Evans, Philadelphie, 1935, pp. 88, 196, et passim.

Une autre liaison en ligne droite à quatre barres qui est devenue bien connue a été attribuée à Richard Roberts de Manchester (1789-1864), qui vers 1820 avait construit l'une des premières raboteuses en métal, lesquelles machines ont contribué à rendre la quête de liaisons en ligne droite en grande partie académique. Je n'ai pas découvert ce qui a occasionné l'introduction de la tringlerie Roberts, mais elle datait d'avant 1841. Bien que Roberts ait breveté de nombreuses machines textiles complexes, une inspection de tous ses dessins de brevet n'a pas réussi à prouver qu'il était l'inventeur de la tringlerie Roberts. . [34] Le fait que le même lien soit montré dans une gravure de 1769 (fig. 18) embrouille davantage la question. [35]

[34] Robert Willis (op. cit. [note de bas de page 2] p. 411) a crédité Richard Roberts du lien. Les 15 dessins de brevets britanniques de Roberts présentent des applications complexes de cames, de leviers, de tiges guidées, de cordes, etc., mais aucun mécanisme en ligne droite. Dans son brevet no. 6258 du 13 avril 1832, pour une locomotive à vapeur et un wagon de locomotive, Roberts a utilisé le « mouvement parallèle » de Watt sur une poutre entraînée par un cylindre vertical.

[35] Cette gravure figurait en planche 11 dans l'ouvrage de Pierre Patte de 1769 (op. cit. note de bas de page 24). Patte a déclaré que la machine représentée dans sa planche 11 a été inventée par M. de Voglie et a été effectivement utilisée en 1756.

Figure 17.-liaison en ligne droite (avant 1841) attribuée à Richard Roberts par Robert Willis. De A. B. Kempe, Comment tracer une ligne droite (Londres, 1877, p. 10).

Figure 18.-Machine à scier les pilotis sous l'eau, vers 1760, conçue par De Voglie. La tringlerie Roberts actionne la barre (Q dans le croquis détaillé à gauche) à l'arrière de la machine sous les opérateurs. L'importance du lien n'a apparemment pas été généralement reconnue. Une machine similaire représentée dans celle de Diderot Encyclopédie, publié plusieurs années plus tard, n'utilisait pas le couplage linéaire. De Pierre Patté, Mémoires sur les objets plus importants de l'architecture (Paris, 1769, pl. 11).

L'apparition en 1864 de l'exacte liaison en ligne droite de Peaucellier est passée presque inaperçue. Une décennie plus tard, lorsque la nouvelle de son invention a traversé la Manche jusqu'en Angleterre, ce lien a suscité une vague d'intérêt et ses variations ont occupé les esprits mathématiques pendant plusieurs années. Pendant au moins 10 ans avant et 20 ans après la solution finale du problème, le professeur Chebyshev, [36] un mathématicien réputé de l'Université de Saint-Pétersbourg, s'est intéressé à la question. À en juger par ses œuvres publiées et sa réputation à l'étranger, l'intérêt de Chebyshev s'apparentait à une obsession.

[36] C'est l'orthographe de la Bibliothèque du Congrès

Pafnutïĭ L'vovich Chebyshev est né en 1821, près de Moscou, et entra à l'Université de Moscou en 1837. En 1853, après avoir visité la France et l'Angleterre et observé attentivement les progrès de la mécanique appliquée dans ces pays, il lut son premier article sur -liaison de lignes, et au cours des 30 années suivantes, il a attaqué le problème avec une nouvelle vigueur au moins une douzaine de fois. Il a découvert que les deux principales liaisons en ligne droite alors utilisées étaient celles de Watt et d'Evans. Chebyshev a noté l'écart de ces liaisons par rapport à une ligne droite et a calculé la déviation au cinquième degré, soit environ 0,0008 pouce par pouce de longueur de faisceau. Il a proposé une modification de la liaison Watt pour affiner sa précision, mais a constaté qu'il devrait plus que doubler la longueur du faisceau de travail. Chebyshev a conclu avec regret que sa modification « présenterait de grandes difficultés pratiques. » [37]

[37] Oeuvres de P. L. Tchebychef, 2 vol., Saint-Pétersbourg, 1899-1907, vol. 1, p. 538 vol. 2, p. 57, 85.

Enfin une idée vint à Tchebychev qui lui permettrait d'approcher sinon d'atteindre une vraie ligne droite. Si un mécanisme était bon, pensa-t-il, deux seraient mieux, et cetera, à l'infini. L'idée était simplement de combiner, ou de composer, des liaisons approximatives à quatre maillons, en les arrangeant de telle manière que les erreurs seraient successivement réduites. Considérant d'abord une combinaison des liaisons Watt et Evans (fig. 19), Chebyshev a reconnu que si le point D de la liaison Watt suivait presque une ligne droite, le point A de la liaison Evans s'écarterait encore moins d'une ligne droite. Il a calculé l'écart dans ce cas à partir du 11e degré. Il a ensuite remplacé la tringlerie de Watt par une autre qui est généralement appelée mécanisme à ligne droite Chebyshev (fig. 20), avec pour résultat que la précision a été augmentée au 13e degré. [38] La machine à vapeur qu'il a exposée à l'Exposition de Vienne en 1873 a utilisé cette liaison - le mécanisme Chebyshev combiné avec la liaison Evans, ou isocèle approximative. Un visiteur anglais de l'exposition a fait remarquer que "le mouvement est de peu ou pas d'utilité pratique, car nous pouvons à peine imaginer les circonstances dans lesquelles il serait plus avantageux d'utiliser un système de leviers aussi compliqué, avec tant de joints à lubrifier et tant de épingles à porter, qu'un guide solide de quelque sorte mais en même temps l'arrangement est très ingénieux et à cet égard fait honneur à son concepteur. » [39]

[39] Ingénierie, 3 octobre 1873, vol. 16, p. 284.

Figure 19.—Pafnutïĭ L'vovich Chebyshev (1821-1894), mathématicien russe actif dans l'analyse et la synthèse des mécanismes linéaires. De Ouvres de P. L. Tchebychef (Saint-Pétersbourg, 1907, vol. 2, frontispice).

Figure 20.—Combinaison de Chebyshev (vers 1867) des liaisons de Watt et Evans pour réduire les erreurs inhérentes à chacun. Points C, C', et C" est fixé UNE est le point de repère. De Oeuvres de P. L. Tchebychef (Saint-Pétersbourg, 1907, vol. 2, p. 93).

Chiffre 21.—La gauche: Attelage en ligne droite Chebyshev, 1867 de A. B. Kempe, Comment tracer une ligne droite (Londres, 1877, p. 11). Droit: Combinaison Chebyshev-Evans, 1867 de Oeuvres de P. L. Tchebychef (Saint-Pétersbourg, 1907, vol. 2, p. 94). Points C, C', et C" est fixé. UNE est le point de repère.

Il existe une rumeur persistante selon laquelle le professeur Chebyshev a cherché à démontrer l'impossibilité de construire un lien, quel que soit le nombre de liens, qui générerait une ligne droite, mais je n'ai trouvé qu'une affirmation douteuse dans le Grande Encyclopédie [40] de la fin du 19ème siècle et un rapport d'une conversation avec le Russe par un Anglais, James Sylvester, à l'effet que Chebyshev avait "réussi à prouver l'inexistence d'un lien à cinq barres capable de produire un mouvement parallèle parfait . " [41] Indépendamment de ce que la tradition peut avoir à dire sur ce que Chebyshev a dit, il est bien sûr bien connu que le capitaine Peaucellier était l'homme qui a finalement synthétisé le mécanisme en ligne droite exact qui porte son nom.

[40] La Grande Encyclopédie, Paris, 1886 ("Peaucellier").

[41] James Sylvester, "Découvertes récentes dans la conversion mécanique du mouvement" Avis des délibérations de l'Institution royale de Grande-Bretagne, 1873-1875, vol. 7, p. 181. Le maillon fixe n'a pas été compté par Sylvestre dans le langage moderne, ce serait un mécanisme à six maillons.

Figure 22.-Peaucellier liaison en ligne droite exacte, 1873. De A. B. Kempe, Comment tracer une ligne droite (Londres, 1877, p. 12).

Figure 23.—Modèle du "Compas Composé" de Peaucellier déposé au Conservatoire National des Arts et Métiers, Paris, 1875. Photo reproduite avec l'aimable autorisation du Conservatoire.

Figure 24.-James Joseph Sylvester (1814-1897), mathématicien et conférencier sur les liaisons en ligne droite. De Actes de la Royal Society de Londres (1898, vol. 63, ci-contre p. 161).

Charles-Nicolas Peaucellier, polytechnicien et capitaine dans le corps des ingénieurs français, avait 32 ans en 1864 lorsqu'il écrivit une courte lettre à l'éditeur de Nouvelles Annales de mathématiques (ser. 2, vol. 3, pp. 414-415) à Paris. Il a attiré l'attention sur ce qu'il a appelé les « compas composés », une classe de liaisons qui comprenait le mouvement parallèle de Watt, le pantographe et le planimètre polaire. Il a proposé de concevoir des liaisons pour décrire une ligne droite, un cercle de n'importe quel rayon, peu importe sa taille, et des sections coniques, et il a indiqué dans sa lettre qu'il était arrivé à une solution.

Cette lettre ne remua aucune plume de réponse, et pendant les 10 années suivantes le problème ne fit que remplir quelques pages académiques par Peaucellier et Amédée Mannheim (1831-1906), également diplômé de l'Ecole Polytechnique, professeur de mathématiques, et le concepteur de la règle à calcul de Mannheim. Enfin, en 1873, le capitaine Peaucellier donne sa solution aux lecteurs du Nouvelles Annales. Son raisonnement, qui a une saveur distincte de découverte rétrospectivement, était que puisqu'un lien génère une courbe qui peut être exprimée algébriquement, il doit s'ensuivre que toute courbe algébrique peut être générée par un lien approprié - il était seulement nécessaire de trouver le lien. Il a ensuite donné une preuve géométrique soignée, suggérée par Mannheim, pour sa « boussole composée » en ligne droite. [42]

[42] Charles-Nicholas Peaucellier, "Note sur une question de géométrie de compas", Nouvelles Annales de mathématiques, 1873, sér. 2, vol. 12, pages 71-78. Une esquisse du travail de Mannheim se trouve dans Florian Cajori, Une histoire de la règle à calcul logarithmique, New York, vers 1910, réimprimé en Chiffres à cordes et autres monographies, New York, Chelsea Publishing Company, 1960.

Un vendredi soir de janvier 1874, Albemarle Street à Londres était remplie de voitures, chacune manoeuvrant pour décharger sa charge de messieurs et de leurs dames à la porte de la vénérable salle de la Royal Institution. Au milieu d'un "puissant bruissement de soie", la foule élégante se dirigea vers l'auditorium pour l'une des célèbres conférences hebdomadaires. L'orateur à cette occasion était James Joseph Sylvester, un petit homme intense à la tête énorme, autrefois professeur de mathématiques à l'Université de Virginie, en Amérique, et plus récemment à la Royal Military Academy de Woolwich. Il a parlé de la même tribune qui avait été occupée par Davy, Faraday, Tyndall, Maxwell et de nombreux autres scientifiques notables. Le sujet du professeur Sylvester était « Découvertes récentes dans la conversion mécanique du mouvement ». [43]

[43] Sylvestre, op. cit. (note de bas de page 41), p. 179-198.Il ressort d'un commentaire dans cette conférence que Sylvester était responsable du mot "lien". Selon Sylvester, un lien consiste en un nombre pair de liens, un "travail de lien" d'un nombre impair. Comme l'élément fixe n'était pas considéré comme un lien par Sylvester, cette distinction est devenue tout à fait confuse lorsque l'ouvrage de Reuleaux a été publié en 1876. Bien que « lien » ait été utilisé par Watt dans un fascicule de brevet, il n'est pas probable qu'il ait jamais utilisé le terme « lien-travail ». — en tout cas, ma recherche de son utilisation a été vaine. "Link work" est utilisé par Willis (op. cit. note de bas de page 21), mais le terme ne vient probablement pas de lui. Je n'ai pas trouvé le mot "linkage" utilisé avant Sylvester.

Remarquant l'attrait populaire de la plupart des conférences, un observateur contemporain a noté que tandis que de nombreux auditeurs pourraient préférer entendre le professeur Tyndall expliquer l'opacité acoustique de l'atmosphère, "ceux d'un tour d'esprit plus élevé et plus sec éprouvent un plaisir ineffable lorsque le professeur Sylvester tient sur la conversion du mouvement circulaire en mouvement parallèle. » [44]

[44] Bernard H. Becker, Londres scientifique, Londres, 1874, p. 45, 50, 51.

L'objectif de Sylvester était de porter le lien Peaucellier à l'attention du monde anglophone, comme il avait été porté à son attention par Chebyshev - lors d'une récente visite du Russe en Angleterre - et de donner à ses auditeurs un aperçu de l'immensité de le champ qu'il vit s'ouvrir par la découverte du soldat français. [45]

[45] Sylvestre, op. cit. (note de bas de page 41), p. 183 La nature, 13 novembre 1873, vol. 9, p. 33.

« Le mouvement parallèle parfait de Peaucellier a l'air si simple », a-t-il observé, « et se déplace si facilement que les gens qui le voient à l'œuvre s'étonnent presque universellement qu'il ait attendu si longtemps pour être découvert ». Mais ce n'était pas du tout sa réaction. Plus on réfléchit au problème, continua Sylvester, plus il se demande qu'il n'ait jamais été découvert, et ne voit aucune raison pour laquelle il aurait dû être découvert pendant cent ans. Vu a priori il n'y avait rien pour y conduire. Il n'a pas la moindre analogie (sauf dans le fait d'un double centrage) avec le mouvement parallèle de Watt ou l'un de ses descendants. » [46]

[46] Sylvestre, op. cit. (note de bas de page 41), p. 181.

Il faut souligner, entre parenthèses du moins, que James Watt avait non seulement dû résoudre le problème du mieux qu'il pouvait, mais qu'il n'avait aucune idée, en ce qui concerne l'expérience, qu'un problème résolvable existait.

Sylvester interrompit son panégyrique assez longtemps pour énumérer quelques-uns des résultats pratiques de la liaison de Peaucellier. Il a dit que M. Penrose, l'éminent architecte et arpenteur de la cathédrale Saint-Paul, avait "monté une pompe domestique actionnée par une cellule Peaucellier négative, au grand étonnement du plombier employé, qui pouvait à peine en croire ses sens quand il a vu l'élingue attachée à la tige de piston se déplaçant dans une vraie ligne verticale, au lieu d'osciller comme d'habitude d'un côté à l'autre." Sylvester ne voyait aucune raison "pourquoi le mouvement parallèle parfait ne devrait pas être utilisé avec un avantage égal dans la construction de l'eau ordinaire- placards." La tringlerie devait être employée par "a gentleman of fortune" dans un moteur marin pour son yacht, et il était question de l'utiliser pour guider une tige de piston "in certaines machines liées à un nouvel appareil pour la ventilation et la filtration de l'air des Chambres du Parlement." En temps voulu, M. Prim, "ingénieur des Chambres", a eu le plaisir de montrer son adaptation de la liaison Peaucellier à ses nouveaux moteurs de soufflage, qui s'est avéré être ex exceptionnellement silencieux dans leur fonctionnement (fig. 25). [47] Un peu du côté ridicule, aussi, était la tringlerie à 78 barres de Sylvester qui traçait une ligne droite le long de la ligne reliant les deux centres fixes de la tringlerie. [48]

[48] ​​Kempé, op. cit. (note 21), p. 17.

Figure 25.-M. Le moteur de soufflage de Prim utilisé pour ventiler la Chambre des communes, 1877. La traverse de la pompe à air alternative est guidée par une tringlerie Peaucillier illustrée au centre. Les cylindres pneumatiques revêtus d'ardoise avaient des soupapes d'admission et d'échappement à clapet en caoutchouc et un piston dont la périphérie était formée par deux rangées de poils de brosse. La machine de Prim était entraînée par un moteur à vapeur. Photographie du Science Museum, Londres.

Avant de rejeter avec le sourire les idées farfelues de nos ancêtres victoriens, il convient cependant de se demander, 88 ans plus tard, si certains travaux assez élaborés rapportés récemment sur la synthèse des mécanismes rectilignes sont plus pertinents, lorsque l'objectif principal semble être le déplacement d'un indicateur sur un cadran radio "agréable, étendu" (c'est-à-dire écrasé à plat). [49]

[49] Conception de la machine, décembre 1954, vol. 26, p. 210.

Mais le professeur Sylvester était plus intéressé, en réalité, par les possibilités mathématiques de la liaison de Peaucellier, comme le sont sans aucun doute nos chercheurs modernes. Grâce à une combinaison de mécanismes de Peaucellier, il avait déjà conçu des extracteurs de racine carrée et de racine cubique, un trisecteur d'angle et un extracteur de racine quadratique-binomiale, et il ne voyait aucune limite aux capacités de calcul des liaisons encore inconnues. [50]

[50] Sylvestre, op. cit. (note de bas de page 41), p. 191.

Sylvester a rappelé avec émotion, dans une note de bas de page de sa conférence, son expérience avec un petit modèle mécanique de la liaison Peaucellier lors d'un dîner précédent du Philosophical Club of the Royal Society. Le modèle Peaucellier avait été accueilli par les membres avec de vives expressions d'admiration "quand il a été apporté avec le dessert, pour être vu par eux après le dîner, comme c'est la coutume louable parmi les membres de ce corps éminent de se faire connaître les derniers nouveautés scientifiques. » Et Sylvester n'oublierait jamais la réaction de son brillant ami Sir William Thomson (plus tard Lord Kelvin) lorsqu'il reçut le même modèle à l'Athenaeum Club. Après que Sir William l'eut opéré pendant un certain temps, Sylvester tendit la main vers le modèle, mais il fut repoussé par l'exclamation « Non ! Je n'en ai pas assez, c'est la plus belle chose que j'aie jamais vue de ma vie. » [51]

Les conséquences de la performance du professeur Sylvester à la Royal Institution ont été une excitation considérable parmi une société à responsabilité limitée de mathématiciens intéressés. De nombreuses alternatives au lien linéaire de Peaucellier ont été suggérées par plusieurs auteurs d'articles pour des revues savantes. [52]

[52] Pour un résumé des développements et des références, voir Kempe, op. cit. (note 21), pp. 49-51. Deux des liaisons en ligne droite exacte à six maillons de Hart mentionnées par Kempe sont illustrées dans Henry M. Cundy et A. P. Rollett, Modèles mathématiques, Oxford, Oxford University Press, 1952, p. 204-205. Le lien de Peaucellier était de huit liens.

À l'été 1876, après le départ de Sylvester d'Angleterre pour occuper son poste de professeur de mathématiques à la nouvelle université Johns Hopkins de Baltimore, Alfred Bray Kempe, un jeune avocat qui a poursuivi les mathématiques comme passe-temps, a prononcé un discours au South Kensington Museum de Londres. une conférence au titre provocateur « Comment tracer une ligne droite ». [53]

[53] Kempé, op. cit. (note 21), p. 26.

Afin de justifier la liaison de Peaucellier, Kempe a insisté sur le fait qu'un cercle parfait pouvait être généré au moyen d'une barre pivotante et d'un crayon, tandis que la génération d'une ligne droite était très difficile, voire impossible, jusqu'à l'arrivée du capitaine Peaucellier. Une ligne droite pouvait être tracée le long d'une règle, mais comment déterminer si la règle était droite ? Il n'affaiblit pas son argumentation en suggérant la possibilité évidente d'utiliser un morceau de ficelle. Kempe avait collaboré avec Sylvester pour poursuivre les premières réflexions de ce dernier sur le sujet, et un résultat, qui à mon avis illustre la direction générale de leur pensée, était le « mouvement parallèle » Sylvester-Kempe (fig. 26).

Figure 26.-Sylvester-Kempe traduction de liaison, 1877. Les plaques supérieure et inférieure restent parallèles et équidistantes. De A. B. Kempe, Comment tracer une ligne droite (Londres, 1877, p. 37).

Figure 27.-Gaspard Monge (1746-1818), professeur de mathématiques à l'Ecole Polytechnique à partir de 1794 et fondateur de la discipline académique de la cinématique des machines, à partir de Livre du Centenaire, 1794-1894, Ecole Polytechnique (Paris, 1895, tome 1, frontispice).

Aussi enthousiaste qu'était Kempe, il inséra cependant une note d'excuse dans sa conférence. « Que ces résultats aient de la valeur ne peut, je pense, être mis en doute », a-t-il dit, « bien qu'il se puisse bien que leur grande beauté ait conduit certains à leur attribuer une importance qu'ils ne possèdent pas vraiment. " Il a poursuivi en disant que 50 ans plus tôt, avant les grandes améliorations dans la production de vraies surfaces planes, les mécanismes en ligne droite auraient été plus importants qu'en 1876, mais il a ajouté que " les liaisons n'ont pas actuellement, je pense, été suffisamment mis devant le mécanicien pour nous permettre de dire quelle valeur doit être réellement mis sur eux. » [54]

[54] Idem.,, p. 6-7. Je n'ai pas approfondi la question des liens apparentés (les liens de Watt et Evans sont apparentés) parce que le théorème de Roberts-Chebyshev a échappé à mes recherches antérieures, comme il avait apparemment échappé à la plupart des autres jusqu'en 1958. Voir RS Hartenberg et J. Denavit, "The Fecund Four -Bar, " Transactions de la cinquième Conférence sur les mécanismes, Cleveland, Penton Publishing Company, 1958, pp. 194-206, réimprimé en Conception de la machine, 16 avril 1959, vol. 31, p. 149-152. Voir également A. E. R. de Jonge, "La corrélation des dispositifs de mouvement en ligne droite à quatre barres articulées au moyen du théorème de Roberts et d'une nouvelle preuve de ce dernier", Annales de l'Académie des sciences de New York, 18 mars 1960, vol. 84, art. 3, pp. 75-145 (publié séparément).

C'est au cours de ce même été 1876, lors de la Loan Exhibition of Scientific Apparatus au South Kensington Museum, que l'œuvre de Franz Reuleaux, qui devait avoir une influence importante et durable sur la cinématique partout, fut présentée pour la première fois aux ingénieurs anglais. Quelque 300 supports pédagogiques magnifiquement construits, connus sous le nom de modèles cinématiques de Berlin, ont été prêtés à l'exposition par la Royal Industrial School de Berlin, dont Reuleaux était le directeur. Ces modèles ont été utilisés par le professeur Alexander B. W. Kennedy de l'University College de Londres, pour aider à expliquer la nouvelle et révolutionnaire théorie des machines de Reuleaux. [55]

[55] Alexander B. W. Kennedy, "The Berlin Kinematic Models" Ingénierie, 15 septembre 1876, vol. 22, p. 239-240.

Érudits et machines

Lorsqu'en 1829, André-Marie Ampère (1775-1836) est appelé à préparer un cours de physique théorique et expérimentale au Collège de France, il s'attache d'abord à déterminer les limites du domaine de la physique. Cet exercice suggéra à son intellect étendu non seulement la définition de la physique, mais la classification de toutes les connaissances humaines. Il prépara son plan de classification, l'expérimenta sur ses étudiants en physique, le trouva incomplet, retourna à son étude et produisit finalement un ouvrage en deux volumes dans lequel le domaine de la cinématique était d'abord délimité pour que tous puissent le voir et le considérer. [56] Seules quelques lignes peuvent être consacrées à une branche aussi spécialisée que la cinématique, mais Ampère parvient à saisir l'idée centrale du sujet.

[56] André-Marie Ampère, Essai sur la philosophie des sciences, une exposition analytique d'une classification naturelle de toutes les connaissances humaines, 2 vol., Paris, 1838 (pour l'origine du projet, voir vol. 1, pp. v, xv).

La cinématique (du mot grec pour mouvement) était, selon Ampère, la science « dans laquelle les mouvements sont considérés en eux-mêmes [indépendants des forces qui les produisent], tels que nous les observons dans les corps solides tout autour de nous, et surtout dans les assemblages appelées machines. » [57] La ​​cinématique, comme l'étude fut bientôt connue en anglais, [58] était l'une des deux branches de la mécanique élémentaire, l'autre étant la statique.

[58] Willis (op. cit. note de bas de page 21) a adopté le mot "cinématique", et cette anglicisation est par la suite devenue le terme standard pour cette branche de la mécanique.

Dans sa définition de la cinématique, Ampère a indiqué vers quoi la faculté de mathématiques de l'Ecole Polytechnique, à Paris, avait tâtonné depuis l'ouverture de l'école quelque 40 ans plus tôt. L'étude des mécanismes comme discipline intellectuelle trouve très certainement son origine sur la rive gauche de la Seine, dans cette école née, comme le suggère un historien français, [[59] par le grand Encyclopédie de Diderot et d'Alembert.

[59] G. Pinet, Histoire de l'Ecole Polytechnique, Paris, 1887, p. viii-ix. Dans leur prochain livre sur la synthèse cinématique, R. S. Hartenberg et J. Denavit retraceront les idées germinales de Jacob Leupold et Leonhard Euler du XVIIIe siècle.

Parce que l'Ecole Polytechnique a eu une influence si profonde sur le point de vue à partir duquel les mécanismes ont été envisagés par les savants pendant près d'un siècle après l'époque de Watt, et par les compilateurs de dictionnaires de mouvements mécaniques pendant encore plus longtemps, il est bien de regarder un instant les premiers travaux qui y ont été effectués. Si l'on s'intéresse aux origines, il pourrait être profitable pour lui d'enquêter sur l'école militaire de l'ancienne ville de Mézières, à environ 150 milles au nord-est de Paris. C'est ici que Lazare Carnot, l'un des principaux fondateurs de l'Ecole polytechnique, publie en 1783 son essai sur les machines [60] qui s'attache, entre autres, à montrer l'impossibilité du "mouvement perpétuel" et c'est de Mézières que Gaspard Monge et Jean Hachette [61] sont venus à Paris pour élaborer le système de classification des mécanismes qui est venu à être associé aux noms de Lanz et de Bétancourt.

[60] Lazare N. M. Carnot, Essai sur les machines en général, Mézières, 1783 (publié plus tard sous le titre Principes fondamentaux de l'équilibre et du mouvement, Paris, 1803).

[61] Les notices biographiques de Monge et Hachette figurent dans Encyclopédie Britannica, éd. 11. Voir aussi L'Ecole Polytechnique, Livre du Centenaire, Paris, 1895, t. 1, p. 11ff.

Gaspard Monge (1746-1818), dessinateur à Mézières à l'origine des méthodes de la géométrie descriptive, entre à l'École polytechnique comme professeur de mathématiques lors de sa fondation en 1794, la deuxième année de la République française. Selon Jean Nicolas Pierre Hachette (1769-1834), qui était le cadet de Monge au département de géométrie descriptive, Monge envisageait de donner un cours de deux mois consacré aux éléments des machines. Cependant, à peine lancé son département, Monge s'implique dans l'ambitieuse mission scientifique de Napoléon en Egypte et, prenant congé de sa famille et de ses étudiants, s'embarque pour les rivages lointains.

« Laissé aux commandes », écrivait Hachette, « j’ai préparé le cours dont Monge n’avait donné que la première idée, et j’ai poursuivi l’étude des machines afin de les analyser et de les classer, et de rattacher les principes géométriques et mécaniques à leur construction. » Des changements de programme retardèrent l'introduction du cours jusqu'en 1806, et ce n'est qu'en 1811 que son manuel fut prêt, mais l'esquisse de ses idées fut présentée à ses classes sous forme de tableau (fig. 28). Ce tableau était le premier des tableaux synoptiques très populaires des mouvements mécaniques. [62]

[62] Jean N. P. Hachette, Traité élémentaire des machines, Paris, 1811, p. v.

Figure 28.—Tableau synoptique des mécanismes élémentaires de Hachette, 1808. C'était le premier de nombreux tableaux de mouvements mécaniques qui jouissaient d'une grande popularité pendant plus de 100 ans.

De Jean N.P. Hachette, Traité Élémentaire des Machines (Paris, 1811, pl. 1).

Hachette a classé tous les mécanismes en considérant la conversion d'un mouvement en un autre. Ses mouvements élémentaires étaient circulaires continus, circulaires alternés, rectilignes continus et rectilignes alternés. Combinant un mouvement avec un autre - par exemple, une pédale et une manivelle ont converti un mouvement circulaire alterné en un mouvement circulaire continu - il a conçu un système qui a fourni un cadre de référence pour l'étude des mécanismes. À l'Académie militaire des États-Unis à West Point, le traité de Hachette, dans l'original français, a été utilisé comme manuel en 1824, et peut-être plus tôt. [63]

[63] Cet ouvrage fait partie des livres renvoyés par Sylvanus Thayer lors de sa visite en France en 1816 pour observer l'éducation des cadets de l'armée française. La visite de Thayer l'a amené à adopter la philosophie de l'École polytechnique dans sa réorganisation de l'Académie militaire des États-Unis et, accessoirement, à inclure le cours de Hachette dans le programme de l'Académie (Congrès des États-Unis, Papiers de l'État américain, Washington, 1832-1861, classe v, Affaires militaires, vol. 2, p. 661 : Sidney Forman, West Point, New York, 1950, p. 36-60). Il existe une collection d'articles divers (indexés sous Sylvanus Thayer et William McRee, US National Archives, RG 77, Office, Chief of Engineers, Boxes 1 et 6) concernant l'Académie militaire américaine de cette période, mais je n'ai trouvé aucune mention de cinématique dans cette collection.

Lanz et Bétancourt, universitaires espagnols à l'École polytechnique, ont comblé certaines lacunes du système de Hachette en ajoutant un mouvement curviligne continu et alterné, ce qui a doublé le nombre de combinaisons à traiter, mais l'avance de leur travail sur celle de Hachette était une de degré plutôt que de nature. [64]

[64] Philippe Louis Lanz et Augustin de Bétancourt, Essai sur la composition des machines, Paris, 1808. La carte de Hachette et un plan de son cours élémentaire sur les machines sont reliés avec l'exemplaire de la bibliothèque de l'Université de Princeton de l'ouvrage de Lanz et Bétancourt. Cet exemplaire représente probablement le premier manuel de cinématique. Bétancourt est né en 1760 à Ténériffe, a fréquenté l'école militaire de Madrid et est devenu inspecteur général des routes et canaux espagnols. Il était en Angleterre avant 1789, apprenant à construire des moteurs Watt, et il a introduit les moteurs à Paris en 1790 (voir Farey, op. cit.,, p. 655). Il entra au service russe en 1808 et mourut à Saint-Pétersbourg en 1826 (J. C. Poggendorff, Biographisches-literarisches Handwörterbuch für Mathematik . , Leipzig, 1863, vol. 1.

Figure 29.-Robert Willis (1800-1875), professeur jacksonien, Université de Cambridge, et auteur de Principes du mécanisme, l'un des livres phares dans le développement de la cinématique des mécanismes. Photo avec l'aimable autorisation de Gonville et Caius College, Université de Cambridge.

Giuseppe Antonio Borgnis, un "ingénieur italien et membre de nombreuses académies" et professeur de mécanique à l'Université de Pavie en Italie, dans son monumental ouvrage en neuf volumes Traité complet de mécanique appliquée aux arts, a provoqué une bifurcation de la structure construite sur la base de classification de Hachette lorsqu'il a introduit six ordres d'éléments de machine et les a subdivisés en classes et espèces. Ses six commandes étaient récepteurs (récepteurs du mouvement du moteur principal), communicants, modificateurs (modificateurs de vitesse), les soutiens (par exemple, les roulements), régulateurs (par exemple, les gouverneurs), et opérateurs, qui a produit l'effet final. [65]

[65] Giuseppe Antonio Borgnis, Théorie de la mécanique habituelle dans Traité complet de mécanique appliquée aux arts, Paris, 1818, t. 1, p. xiv-xvi.

Le brillant Gaspard-Gustave de Coriolis (1792-1843) — connu principalement pour un article d'une douzaine de pages expliquant la nature de l'accélération qui porte son nom [66] — était un autre diplômé de l'École polytechnique qui a écrit sur le sujet des machines. . Son livre, [67] publié en 1829, a été provoqué par sa reconnaissance que le concepteur de machines avait besoin de plus de connaissances que ce que son travail de premier cycle à l'École polytechnique était susceptible de lui donner. Bien qu'il ait embrassé une partie de l'approche de Borgnis, en adoptant récepteurs, communicants, et opérateurs, Coriolis indiquait par le titre de son livre qu'il s'intéressait plus aux forces qu'aux déplacements relatifs. Cependant, le schéma à trois éléments d'une simplicité attrayante de Coriolis est devenu bien ancré dans la pensée française. [68]

[66] Gaspard-Gustave de Coriolis, "Mémoire sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps" Journal de l'Ecole Polytechnique, 1835, vol. 15, p. 142-154.

[67] Gaspard-Gustave de Coriolis, De Calcul de l'effet des machines, Paris, 1829. Dans ce livre, Coriolis a proposé l'équation désormais généralement acceptée, travail = force × distance (pp. iii, 2).

[68] Le célèbre Jean Victor Poncelet a donné du poids à ce schéma. (Voir Franz Reuleaux, Theoretische Kinematik: Grundzüge einer Theorie des Maschinenwesens, Braunschweig, 1875, traduit par Alexander B. W. Kennedy comme La cinématique des machines : esquisses d'une théorie des machines, Londres, 1876, pp. 11, 487. J'ai utilisé la traduction Kennedy dans les références Reuleaux tout au long du présent ouvrage.)

Michel Chasles (1793-1880), un autre diplômé de l'École polytechnique, a apporté quelques idées incisives dans ses articles sur les centres instantanés [69] publiés dans les années 1830, mais leur énorme importance dans l'analyse cinématique n'a été reconnue que bien plus tard.

[69] Le centre instantané a probablement été reconnu pour la première fois par Jean Bernoulli (1667-1748) dans son "De Centro Spontaneo Rotationis" (Johannis Bernoulli. Opéra Omnia. , Lausanne, 1742, t. 4, p. 265ff.).

Figure 30.-Franz Reuleaux (1829-1905). Le sien Théorie cinématique, publié en 1875, a fourni la base de l'analyse cinématique moderne. Photo reproduite avec l'aimable autorisation du Deutsches Museum, Munich.

Agissant sur l'exposé clair d'Ampère sur le domaine de la cinématique et excluant, comme Ampère l'avait fait, la considération des forces, un Anglais, Robert Willis, fit un pas de géant dans l'analyse des mécanismes. Willis avait 37 ans en 1837 lorsqu'il fut nommé professeur de philosophie naturelle et expérimentale à Cambridge. La même année, le professeur Willis - un homme d'une énergie et d'une industrie prodigieuses et une autorité sur l'archéologie et l'histoire de l'architecture ainsi que sur les mécanismes - lut son important article "On the Teeth of Wheels" devant l'Institution of Civil Engineers [[70] et commença à Cambridge ses conférences sur la cinématique des mécanismes qui ont abouti à son livre de 1841 Principes du mécanisme. [71]

[70] Robert Willis, "Sur les dents des roues" Transactions de l'Institution of Civil Engineers de Londres, 1838, vol. 2, pages 89-112.

[71] Willis, op. cit. (note 21). Grâce à la gentillesse de son propriétaire (M. Warren G. Ogden de North Andover, Massachusetts), j'ai eu accès à l'exemplaire de Willis de son édition de 1841 de Principes du mécanisme. Le livre est entrelacé et contient des notes prises par Willis de temps à autre jusqu'en 1870 au moins, date de parution de la deuxième édition. Les corrections, les corrections, les notations de certaines de ses sources (par exemple, le lien De Voglie mentionné dans la note de bas de page 35 ci-dessus), les notes à lui-même pour "examiner le cas général" et "examiner les formes modernes" des dispositifs en ligne droite sont entrecoupées de références à des auteurs qui avait emprunté à son travail sans le dire. D'un auteur, Willis écrit un "Il ignore mon travail" indigné.

Il semblait clair à Willis que le problème de la conception d'un mécanisme dans un but donné devait être attaqué systématiquement, peut-être mathématiquement, afin de déterminer « toutes les formes et les dispositions applicables au but recherché », parmi lesquelles le concepteur pourrait sélectionner le combinaison la plus simple ou la plus appropriée. « À l'heure actuelle », écrivait-il, « les questions de ce genre ne peuvent être résolues que par cette espèce d'intuition que la longue familiarité avec un sujet confère habituellement aux personnes expérimentées, mais qu'elles sont totalement incapables de communiquer aux autres. »

En analysant le processus par lequel une machine a été conçue, Willis a observé : "Lorsque l'esprit d'un mécanicien est occupé par l'invention d'une machine, il doit attendre jusqu'à ce qu'au milieu de ses méditations, quelque heureuse combinaison se présente à son esprit qui peut répondre à son objectif." Il a osé l'opinion qu'à ce stade du processus de conception "les mouvements de la machine sont le sujet principal de la contemplation, plutôt que les forces qui lui sont appliquées, ou le travail qu'elle doit faire." Par conséquent, il était prêt à adopter sans réserve la conception de la cinématique d'Ampère, et, si possible, à rendre la science utile aux ingénieurs en énonçant des principes applicables sans avoir à inscrire le problème posé dans le cadre des systèmes de classification et de description passés avant. Il a évalué le "système célèbre" de Lanz et de Bétancourt comme "un arrangement simplement populaire, malgré la simplicité apparemment scientifique du schéma". pour lequel en effet le système est totalement inadapté.

Borgnis avait fait un meilleur travail, pensa Willis, en décrivant réellement les machines, avec ses "ordres" basés sur les fonctions des éléments de la machine ou des mécanismes à l'intérieur de la machine, mais encore une fois, il n'y avait aucun moyen suggéré par lequel la cinématique des mécanismes pourrait être systématiquement étudiée.

Bien que Willis ait commencé son traité par un autre « tableau synoptique des combinaisons élémentaires du mécanisme pur », son point de vue passa rapidement de la description à l'analyse. Il était cohérent dans sa poursuite de méthodes analytiques pour un « mécanisme pur », évitant toute excursion dans le domaine des forces et des vitesses absolues. Il saisit le concept important des déplacements relatifs des éléments de la machine et fonda son traitement sur « les proportions et les relations entre les vitesses et les directions des pièces, et non sur leurs mouvements réels et séparés ».

Qu'il n'ait pas réussi à développer les « formules » qui permettraient à l'étudiant de déterminer « toutes les formes et les dispositions applicables au but recherché » - qu'il n'ait pas présenté une approche rationnelle de la synthèse - n'est pas étonnant. Plus d'un siècle plus tard, nous grignotons toujours les marges du problème. Willis a néanmoins donné au lecteur réfléchi un aperçu de l'outil de synthèse cinématique le plus puissant qui ait été conçu à ce jour, à savoir l'analyse cinématique, dans laquelle l'argumentation se limite aux déplacements relatifs de points sur les maillons d'un mécanisme, et à travers laquelle le concepteur peut saisir la nature des moyens dont il dispose pour résoudre un problème particulier.

Comme le remarqua Reuleaux une génération plus tard, il y avait beaucoup de choses dans le livre du professeur Willis qui étaient fausses, mais c'était un travail original et réfléchi qui s'éloignait dans l'esprit sinon toujours dans la méthode de ses prédécesseurs. Principes du mécanisme était un jalon important sur la voie d'une discipline rationnelle de la cinématique des machines.

Un ingénieur phénoménal du 19ème siècle était le professeur écossais de génie civil à l'Université de Glasgow, William John MacQuorn Rankine. Bien qu'il n'ait été à l'université que pendant 17 ans - il est mort à l'âge de 52 ans, en 1872 - il a produit pendant cette période quatre manuels épais sur des sujets aussi divers que le génie civil, la construction navale, la thermodynamique et les machines et les moulins. travail, en plus de centaines d'articles, d'articles et de notes pour des revues scientifiques et la presse technique. Doté d'une énergie apparemment débordante, il trouve le temps de ses études pour commander un bataillon de volontaires au fusil et pour composer et chanter des chansons comiques et patriotiques. Ses manuels, souvent utilisés comme manuels, ont été largement diffusés et ont connu de nombreuses éditions. Le travail de Rankine a eu un effet profond sur la pratique de l'ingénierie en énonçant des principes sous une forme qui pouvait être comprise par des personnes qui étaient consternées par le traitement habituellement trouvé dans les journaux savants.

Quand le livre de Rankine intitulé Un manuel de machines et de menuiserie a été publié en 1869, il a été caractérisé avec précision par un critique comme " traitant de la des principes des machines et des moulins, et en tant que tel, il est entièrement distinct des [autres travaux sur le même sujet] qui traitent plus des applications pratiques de ces principes que des principes eux-mêmes. » [73]

[73] Ingénierie, Londres, 13 août 1869, vol. 8, p. 111.

Rankine a emprunté ce qui semblait utile à celui de Willis Principes du mécanisme et d'autres sources. Son traitement de la cinématique n'était pas aussi raisonné que les traités ultérieurs de Reuleaux et Kennedy, qui seront examinés ci-dessous. Rankine a cependant montré pour la première fois l'utilité des centres instantanés dans l'analyse des vitesses, bien qu'il n'ait utilisé que les centres instantanés impliquant le lien fixe d'un lien. Comme d'autres avant lui, il considérait le maillon fixe d'un mécanisme comme tout autre chose que les maillons mobiles, et il ne percevait pas les possibilités ouvertes par la détermination du centre instantané de deux maillons mobiles.

De nombreux autres livres traitant des mécanismes ont été publiés au milieu du tiers du siècle, mais aucun d'entre eux n'a eu une influence perceptible sur l'avancée des idées cinématiques. [74] Le centre d'enquête s'était déplacé dans les années 1860 de la France à l'Allemagne. Ce n'est que par des individus dispersés en Angleterre, en Italie et en France qu'il y avait une quelconque impatience à l'égard de la compréhension générale bien établie de l'art de la construction de machines.

[74] Plusieurs de ces ouvrages sont cités par Reuleaux, op. cit. (note 68), p. 12-16.

En Allemagne, par contre, il y eut un essor de l'activité industrielle qui attira des hommes très habiles aux problèmes de la façon dont les machines devaient être construites. Parmi les premiers d'entre eux figurait Ferdinand Redtenbacher (1809-1863), professeur de génie mécanique à l'école polytechnique de Karlsruhe, non loin de Heidelberg. Redtenbacher, bien qu'il désespérât de la possibilité de trouver un « vrai système sur lequel fonder l'étude des mécanismes », fut néanmoins un facteur dans le développement d'un tel système. Il a eu le jeune Franz Reuleaux dans ses classes pendant deux ans, à partir de 1850. Pendant ce temps, la présence imposante de l'homme plus âgé, sa capacité de conférencier et son impatience contagieuse avec l'ordre existant ont influencé Reuleaux à suivre la piste du savant qui l'a conduit à l'éminence comme une autorité de premier ordre. [75]

[75] Voir Carl Weihe, "Franz Reuleaux und die Grundlagen seiner Kinematik," Deutsches Museum, Munich, Abhandlung und Berichte, 1942, p. 2 Friedrich Klemm, Technique : Eine Geschichte ihrer Probleme, Fribourg et Munich, Verlag Karl Alber, 1954, traduit par Dorothea W. Singer comme Une histoire de la technologie occidentale, New York, Les Fils de Charles Scribner, 1959, p. 317.

Avant ses 25 ans, Franz Reuleaux a publié, en collaboration avec un camarade de classe, un manuel dont le titre traduit serait Leçons constructives pour l'atelier d'usinage. [76] Ses quelques années dans l'atelier, avant et après être passées sous l'influence de Redtenbacher, ont donné à ses œuvres une saveur pratique, simple et directe. Selon un observateur, le livre de Reuleaux montrait « une reconnaissance des affirmations d'une pratique telle que les Anglais ne s'associent généralement pas aux écrits d'un professeur scientifique allemand. » [77]

[76] Voir Weihe, op. cit. (note 75), p. 3 Hans Zopke, "Professeur Franz Reuleaux" Le magazine de Cassier, décembre 1896, vol. 11, p. 133-139 Transactions de l'American Society of Mechanical Engineers, 1904-1905, vol. 26, p. 813-817.

[77] Ingénierie, Londres, 8 septembre 1876, vol. 22, p. 197.

Les idées originales de Reuleaux sur la cinématique, qui sont à l'origine du regard que l'on porte sur les mécanismes aujourd'hui, se sont suffisamment formées en 1864 pour qu'il en fasse la leçon. [78] À partir de 1871, il a publié ses conclusions en série dans la publication de la Verein zur Beförderung des Gewerbefleisses à Preussen (Société pour l'avancement de l'industrie en Prusse), dont il était rédacteur en chef. En 1875, ces articles ont été rassemblés dans le livre qui a établi sa renommée—Théorie cinématique. [79]

[78] A. E. Richard de Jonge, « Qu'est-ce qui ne va pas avec la cinématique et les mécanismes ? » Génie mécanique, avril 1942, vol. 64, pp. 273-278 (les commentaires sur cet article sont dans Génie mécanique, Octobre 1942, vol. 64, p. 744-751) Zopke, op. cit. (note de bas de page 76), p. 135.

[79] Reuleaux, op. cit. (note 68). Ce n'était pas le dernier des livres de Reuleaux. Sa trilogie sur la cinématique et la conception des machines est discutée par De Jonge, op. cit. (note de bas de page 78).

Dans l'introduction de ce livre, Reuleaux écrivait :

Dans le développement de toute science exacte, sa substance ayant
suffisamment développé pour permettre la généralisation, il y a un temps
quand une série de changements l'amènent à la clarté. Cette fois a
très certainement arrivé pour la science de la cinématique. Le nombre de
mécanismes est devenu presque hors de mesure, et le nombre de façons
dans lequel ils sont appliqués pas moins. C'est devenu absolument
impossible encore de tenir le fil qui peut mener de n'importe quelle façon
à travers ce labyrinthe par les méthodes existantes. [80]

[80] Reuleaux, op. cit. (note 68), p. 23.

La confiance de Reuleaux que ce serait son propre travail qui mettrait l'ordre hors de la confusion était bien fondée. Son livre avait déjà été traduit en italien et était en cours de traduction en français lorsque, un an seulement après sa publication, il fut présenté par le professeur Alexander B. W. Kennedy en traduction anglaise. [81]

Le livre a été commenté avec enthousiasme par l'hebdomadaire londonien Ingénierie, [82] et il a reçu un long préavis du journal rival, L'ingénieur. L'éditeur de L'ingénieur pensa que le mécanicien y trouverait beaucoup d'idées nouvelles, qu'on lui "apprendrait à détecter des ressemblances jusque-là cachées, et qu'il devrait se séparer, peut-être à contrecœur, de plusieurs de ses vieilles notions." "Mais", ajouta l'éditeur avec une grande justice , "qu'il [le mécanicien] reconnaîtrait soudain dans la "notation cinématique", "l'analyse" et la "synthèse" du professeur Reuleaux, le manque longtemps ressenti de son existence professionnelle, nous ne le croyons pas un instant." [83] En effet, les idées fraîches et tranchantes de Reuleaux étaient quelque peu brouillées par une longue présentation (600 pages) et sa notation cinématique, qui nécessitait une nouvelle tentative de classification, ne simplifiait pas la présentation d'idées radicalement nouvelles. [84]

[82] Ingénierie, loc. cit. (note de bas de page 77).

[83] L'ingénieur, Londres, 30 mars et 13 avril 1877, vol. 43, pages 211-212, 247-248.

[84] Il est peut-être significatif que le premier article de la première conférence sur les mécanismes à l'université de Purdue ait été "Mechanisms and Their Classification" d'Allen S. Hall, paru dans Conception de la machine, décembre 1953, vol. 25, p. 174-180. La place de la classification dans la synthèse cinématique est suggérée dans "Trends in Kinematics of Mechanisms" de Ferdinand Freudenstein. Avis sur la mécanique appliquée, septembre 1959, vol. 12, pages 587-590.

Figure 31.-Alexander Blackie William Kennedy (1847-1928), traducteur de Reuleaux' Théorie cinématique et découvreur de la "Loi des Trois Centres" de Kennedy. Procès-verbal des travaux de l'Institution des ingénieurs civils (1907, vol. 167, frontispice).

Néanmoins, aucun auteur antérieur n'avait vu le problème de l'analyse cinématique aussi clairement ni n'avait introduit autant de nouveautés, de valeur durable.

Reuleaux a été le premier à énoncer le concept de paire par son concept de l'expansion des paires, il a pu montrer des similitudes dans des mécanismes qui n'avaient aucune relation apparente. Il a été le premier à reconnaître que le maillon fixe d'un mécanisme était cinématiquement le même que les maillons mobiles. Cela l'a conduit à la notion importante d'inversion des liaisons, fixant successivement les différentes liaisons et changeant ainsi la fonction du mécanisme. Il a consacré 40 pages à montrer, avec un ravissement évident, l'identité cinématique d'une conception après l'autre de machines à vapeur rotatives, démolissant à jamais les grands espoirs d'inventeurs ingénieux mais mal informés qui pensent que les améliorations et les progrès dans la conception des mécanismes consistent en une contorsion. et complexité.

Le chapitre sur la synthèse était également frais, mais il consistait en une discussion, pas un système et Reuleaux a souligné l'idée que j'ai mentionnée ci-dessus à propos du livre de Willis, que la synthèse sera réussie en proportion de la compréhension et de l'appréciation de l'analyse par le concepteur. .Reuleaux a essayé de mettre le designer sur la bonne voie en lui montrant clairement "l'essentielle simplicité des moyens avec lesquels nous devons travailler" et en lui démontrant "que les nombreuses choses qu'il faut faire peuvent l'être avec peu de moyens, et que les principes qui les sous-tendent sont tous clairement devant nous. » [85]

[85] Reuleaux, op. cit. (note 68), p. 582.

Il restait à Sir Alexander Blackie William Kennedy (1847-1928) et Robert Henry Smith (1852-1916) à ajouter à l'œuvre de Reuleaux les éléments qui donneraient à l'analyse cinématique essentiellement sa forme moderne.

Kennedy, le traducteur du livre de Reuleaux, est devenu professeur d'ingénierie à l'University College de Londres en 1874, et a finalement été président à la fois de l'Institution of Mechanical Engineers et de l'Institution of Civil Engineers. Smith, qui avait enseigné à l'Université impériale du Japon, était professeur d'ingénierie au Mason College, qui fait maintenant partie de l'Université de Birmingham, en Angleterre.

Alors que Reuleaux avait utilisé des centres instantanés presque exclusivement pour la construction de centrodes (chemins de positions successives d'un centre instantané), le professeur Kennedy a reconnu que les centres instantanés pouvaient être utilisés dans l'analyse des vitesses. Son livre, Mécanique des machines, a été publié en 1886 ("en partie à cause de la pression du travail et en partie à cause de la mauvaise santé, ce livre n'apparaît que maintenant"). Il y développa la loi des trois centres, maintenant connue sous le nom de théorème de Kennedy. Il a noté que sa loi des trois centres « a été donnée pour la première fois, je crois, par Aronhold, bien que sa publication antérieure m'ait été inconnue jusqu'à quelques années après que je l'aie donnée dans mes conférences ». [86] En fait, la loi avait été publiée. par Siegfried Heinrich Aronhold (1819-1884) dans son « Outline of Kinematic Geometry », paru en 1872 aux côtés de la série de Reuleaux dans le journal que Reuleaux éditait. Apparemment, Reuleaux n'a pas perçu sa signification particulière à cette époque. [87]

[86] Alexander B. W. Kennedy, La mécanique des machines, éd. 3, Londres, 1898, p. vii, x.

[87] Siegfried Heinrich Aronhold, "Structure of Kinematic Geometry"," Verein zur Beförderung des Gewerbefleisses à Preussen, 1872, vol. 51, p. 129-155. Le théorème de Kennedy est aux pages 137-138.

Figure 32.-Robert Henry Smith (1852-1916), créateur de polygones de vitesse et d'accélération pour l'analyse cinématique. Photo publiée avec l'aimable autorisation du bibliothécaire, Birmingham Reference Library, Angleterre.

Kennedy, après avoir localisé les centres instantanés, détermina les vitesses par calcul et les accélérations par différenciation graphique des vitesses, et il nota dans sa préface qu'il avait été incapable, pour diverses raisons, d'utiliser dans son livre les travaux récents de Smith. Le professeur Kennedy était au moins au courant des idées étonnamment avancées de Smith, qui semblent avoir été généralement ignorées par les Américains comme par les Anglais.

Le professeur Smith, dans un article devant la Royal Society of Edinburgh en 1885, a clairement énoncé les idées et les méthodes pour la construction des diagrammes de vitesse et d'accélération des liaisons. [88] Pour la première fois, des "images" de vitesse et d'accélération des liens (fig. 33) ont été présentées. Il est malheureux qu'on ait laissé les idées de Smith languir si longtemps.

[88] Robert H. Smith, « Une nouvelle analyse graphique de la cinématique des mécanismes », Transactions de la Royal Society of Edinburgh, 1882-1885, vol. 32, pp. 507-517, et pl. 82. Smith a utilisé ce document comme base pour un chapitre de son Le graphisme ou l'art de calculer en traçant des lignes, Londres, 1889, p. 144-162. Dans une note de bas de page de son article, Smith a crédité Fleeming Jenkin (1833-1885) d'avoir suggéré le terme "image". proprement appelé axoïdes. » De telles déclarations n'étaient pas calculées pour encourager Kennedy et Reuleaux à annoncer la renommée de Smith, cependant, je n'ai trouvé aucune indication que l'un ou l'autre se soit offusqué de la critique. Les diagrammes de vitesse et d'accélération de Smith ont été inclus (apparemment embaumés, en ce qui concerne les ingénieurs américains) dans Encyclopédie Britannica, éd. 11, 1910, vol. 17, pages 1008-1009.

Figure 33.—image de vitesse de Smith (les deux chiffres en haut), et ses diagrammes de vitesse, de mécanisme et d'accélération, 1885. L'image du lien BACD est illustrée à la figure bac. Les lignes Pennsylvanie, pb, ordinateur, et pd sont des vecteurs vitesses. Cette méthode d'analyse nouvelle, originale et puissante n'a généralement été adoptée dans les écoles anglaises ou américaines que près de 50 ans après sa création. De Transactions de la Royal Society of Edinburgh (1882-1885, tome 32, pl. 82).

En 1885, presque tous les outils de l'analyse cinématique moderne avaient été forgés. Avant de discuter des développements ultérieurs de l'analyse et de la synthèse, cependant, il sera utile de se demander ce que le mécanicien - concepteur et constructeur de machines - faisait pendant que tout cet effort intellectuel était déployé.

Mécaniciens et mécanismes

Alors que le processus inductif consistant à reconnaître et à énoncer les vrais principes de la cinématique des mécanismes se déroulait à travers trois générations d'érudits français, anglais et enfin allemands, la conception réelle des mécanismes s'est poursuivie sans tenir compte de ce que les érudits faisaient et disaient.

Après la démonstration par Boulton et Watt que les grands mécanismes pouvaient être travaillés avec une précision suffisante pour être utiles, les constructeurs d'outils anglais Maudslay, Roberts, Clement, Nasmyth et Whitworth ont développé des machines-outils de taille et de vérité croissantes. La conception d'autres machines suivait, parfois juste derrière, parfois juste devant, la capacité et la capacité des machines-outils. En général, il y avait une sophistication croissante des mécanismes qui ne pouvait s'expliquer que par une augmentation des informations avec lesquelles le concepteur individuel pouvait commencer.

Reuleaux soulignait en 1875 que « les progrès presque fébriles réalisés dans les régions du travail technique » n'étaient « pas la conséquence d'une capacité accrue d'action intellectuelle dans la course, mais seulement du perfectionnement et de l'extension des outils avec lesquels l'intellect travaille ». , a-t-il dit, "ont augmenté en nombre tout comme ceux de l'atelier mécanique moderne - les hommes qui les travaillent restent les mêmes." Reuleaux a poursuivi en disant que la théorie et la pratique de la cinématique des machines avaient "une existence séparée côte à côte " La raison de cet échec à appliquer la théorie à la pratique, et vice versa, doit être recherchée dans les défauts de la théorie, pensa-t-il, parce que " les mécanismes eux-mêmes ont été tranquillement développés dans la conception de machines pratiques, par invention et amélioration, indépendamment de de savoir si oui ou non ils ont reçu une reconnaissance théorique directe et appropriée." Il a souligné que les théories n'avaient jusqu'à présent "fourni aucune nouvelle mechan ismes." [89]

[89] Reuleaux, op. cit. (note 68), p. 8.

Il est donc raisonnable de se demander ce qui a été responsable de l'apparition de nouveaux mécanismes, puis de voir quels types de mécanismes ont eu leurs origines dans cette période.

Il est immédiatement évident pour un concepteur que le progrès des mécanismes est le résultat de la diffusion de la connaissance de ce qui a déjà été fait, mais les concepteurs du siècle dernier n'avaient ni le loisir ni les moyens de visiter constamment d'autres ateliers, proches et lointains, pour observer et étudier les derniers développements. Dans les années 1800, comme aujourd'hui, le mot doit principalement être diffusé par la page imprimée.

Le tableau de Hachette (fig. 28) avait défini le modèle d'affichage des artifices mécaniques dans les revues pratiques et dans le grand nombre de dictionnaires mécaniques qui ont été compilés pour répondre à une demande apparente de telles informations. Il est cependant un peu surprenant de constater la persistance de certaines idées de Hachette qui ne pouvaient provenir que de la couche superficielle la plus élevée de son crâne. Voir, par exemple, son « ferry-boat ancré » (fig. 34). Ce dispositif, utilisé par Hachette pour montrer la conversion du mouvement rectiligne continu en mouvement circulaire alternatif, est apparu dans une publication après l'autre tout au long du 19ème siècle. Pas plus tard qu'en 1903, le ferry était encore ancré dans le Mouvements mécaniques, bien que la marée ait changé (fig. 35). [90]

[90] Gardner D. Hiscox, éd., Mouvements mécaniques, éd. 10, New York, 1903, p. 151. Le ferry-boat n'apparaissait pas dans l'édition de 1917.

Figure 34.—Le ferry Hachette de 1808, une "machine" pour convertir le mouvement rectiligne continu en mouvement circulaire alternatif. De Philippe Louis Lanz et Augustin de Bétancourt, Essai sur la composition des machines (Paris, 1808, pl. 2).

Figure 35.-Ferryboat de Gardner D. Hiscox, éd., Mouvements mécaniques (éd. 10, New York, 1903, p. 151).

Au cours de la recrudescence du mouvement Lyceum - ou institut des travailleurs - dans les années 1820, Jacob Bigelow, professeur de sciences appliquées à Rumford à l'Université de Harvard, a donné ses conférences populaires sur les « éléments de la technologie » devant des audiences à Boston. En préparant sa conférence sur les éléments des machines, Bigelow a utilisé comme ses autorités Hachette, Lanz et Bétancourt, et le dictionnaire mécanique d'Olinthus Gregory, un ouvrage anglais dans lequel le système de classification de Hachette a été copié et son tableau reproduit. [91]

[91] Jacob Bigelow, Éléments de technologie, éd. 2, Boston, 1831, pp. 231-256 Olinthus Gregory, Un traité de mécanique, 3 vol., éd. 3, Londres, 1815.

Une traduction de l'ouvrage de Lanz et Bétancourt [92] sous le titre Essai analytique sur la construction des machines, a été publié vers 1820 à Londres par Rudolph Ackermann (d'où le nom de la tringlerie de direction Ackermann), et leur tableau synoptique a été réimprimé à nouveau en 1822 à Durham. [93] Aux États-Unis, Dictionnaire des machines d'Appleton [94] (1851) adopte le même système et utilise les mêmes chiffres. Apparemment, le graveur sur bois a tracé directement sur son bloc les figures d'une des réimpressions de la carte de Lanz et Bétancourt car les figures sont dans tous les cas des images miroir exactes des originaux.

[92] Rudolph Ackermann, Essai analytique sur la construction des machines, Londres, vers 1820, une traduction de Lanz et Bétancourt, op. cit. (note de bas de page 64).

[93] Thomas Fenwick, Essais sur la mécanique pratique, éd. 3, Durham, Angleterre, 1822.

[94] Dictionnaire Appleton des machines, de la mécanique, du travail des moteurs et de l'ingénierie, 2 vol., New York, 1851 ("Motion").

Dans le Dictionnaire d'ingénierie [95] (Londres, 1873), les figures ont été redessinées et des dizaines de mécanismes ont été ajoutés au répertoire des mouvements mécaniques, le résultat était un catalogue équitable d'idées saines. Cependant, le ferry-boat tirait toujours sur son câble d'ancrage. [[96] Dictionnaire mécanique américain de Knight, [97] un classique d'informations illustrées détaillées compilées par un examinateur de brevets américain, contenait bien plus de 10 000 figures finement détaillées de divers types d'appareils mécaniques. Knight n'avait pas de section séparée sur les mécanismes, mais il n'y avait guère besoin d'une de la variété Hachette, parce que tout son dictionnaire était un recueil énorme et fascinant d'idées à ranger dans l'esprit synthétique. L'une des raisons de la popularité et de l'utilité des diverses œuvres picturales était la capacité particulière d'une gravure sur bois ou sur acier à transmettre des informations mécaniques précises, un avantage que ne possèdent pas les procédés de demi-teintes modernes.

[95] E. F. et N. Spon, Dictionnaire d'ingénierie, Londres 1873, p. 2421-2452.

[97] Edward H. Knight, Dictionnaire mécanique américain de Knight, 3 vol., New York 1874-1876.

Figure 36.-mécanismes typiques de E. F. et N. Spon, Dictionnaire d'ingénierie (Londres, 1873, p. 2426, 2478).

De nombreux journaux de brevets et autres périodiques mécaniques traitant de la mécanique étaient disponibles en anglais dès le début du XIXe siècle, mais peu d'entre eux se sont retrouvés entre les mains des mécaniciens américains jusqu'après 1820. Oliver Evans (1755-1819) avait beaucoup à dire sur « les difficultés rencontrées par la mécanique inventive faute de documents publiés sur ce qui les avait précédés, et d'ouvrages de référence pour aider le débutant ». [98] En 1817, le Revue nord-américaine a également fait remarquer la rareté des livres d'ingénierie en Amérique. [99]

[98] George Escol Sellers dans Machiniste américain, 12 juillet 1884, vol. 7, p. 3.

[99] Revue nord-américaine et revue diverse, 1819, nouvelle série, vol. 8, p. 13-15, 25.

Les Scientifique américain, qui parut en 1845 sous la forme d'une revue de brevets éditée par le promoteur de brevets Rufus Porter, comportait presque dès le début une rubrique intitulée "Mechanical Movements", dans laquelle un ou deux mécanismes empruntés à un ouvrage anglais emprunté à un ouvrage français - ont été illustrés et expliqués. Les Artisan américain a commencé une série similaire en 1864, et en 1868, il a publié une compilation de la série comme Cinq cent sept mouvements mécaniques, "englobant tous ceux qui sont les plus importants en dynamique, hydraulique, hydrostatique, pneumatique, machines à vapeur . et machines diverses. » [100] Cette collection a connu de nombreuses éditions, elle a été relancée pour la dernière fois en 1943 sous le titre Un manuel de mouvements mécaniques. Cette édition de 1943 comprenait des photographies de modèles cinématiques. [101]

[100] Henry T. Brown, éd., Cinq cent sept mouvements mécaniques, New-York, 1868.

[101] Will M. Clark, Un manuel de mouvements mécaniques, Garden City, New York, 1943.

De nombreux lecteurs connaissent déjà bien les trois volumes de Des mécanismes ingénieux pour les concepteurs et les inventeurs, [102] une œuvre issue d'un concours, annoncé par Machinerie (vol. 33, p. 405) en 1927, où sept prix ont été décernés pour les sept meilleurs articles sur des mécanismes ingénieux inédits.

[102] Des mécanismes ingénieux pour les concepteurs et les inventeurs (vol. 1 et 2 édités par F. D. Jones, vol. 3 édité par H. L. Horton), New York, Industrial Press, 1930-1951.

Il y avait une classe intéressante de brevets américains appelés « Mouvements mécaniques » qui comprenait des dizaines de brevets délivrés tout au long des décennies du milieu du XIXe siècle. Un échantillon de ces brevets montre que si certains concernaient des dispositifs utilisés dans des machines particulières, comme un dispositif à cliquet pour une machine à numéroter, un index de verrouillage pour défaire les machines et quelques trains d'engrenages, la grande majorité visait à convertir le mouvement alternatif en mouvement rotatif. mouvement. Même un examen superficiel de ces brevets révèle une absence épouvantable de bon sens mécanique, et nombre d'entre eux semblent être des tentatives de « mouvement perpétuel », malgré une dénonciation occasionnelle d'une telle intention.

Une liaison pour "multiplier" le mouvement d'un volant d'inertie, proposée en 1841 par Charles Johnson d'Amity, Illinois, était typique de bon nombre de ces dispositifs brevetés (fig. 37). "On ne prétend pas qu'il y a un gain réel de pouvoir", a écrit M. Johnson et il le pensait probablement. Le but avoué de sa tringlerie était d'augmenter la vitesse d'un volant d'inertie et donc de diminuer sa taille. [103]

[103] Brevet américain 2295, 11 octobre 1841.

Figure 37.—Johnson's "mouvement de conversion", 1841. La tringlerie fait faire deux tours au volant moteur pour chaque double course de la tige de piston du moteur B. Du brevet américain 2295, 11 octobre 1841.

Un Anglais qui, quelques années plus tôt, avait inventé un "nouveau mouvement" avait affirmé que son appareil remplacerait la "manivelle ordinaire des moteurs à vapeur", le faisceau, le mouvement parallèle et le "volant d'inertie externe", réduirait la friction, neutraliserait "toute la puissance concurrente supplémentaire", et laisserait rien pour le piston à faire "mais le travail destiné à être fait"

Un correspondant de la Répertoire des inventions brevetées a fait un travail rapide de cet appareil: "Il n'y a pratiquement pas une affirmation qui peut être étayée par une preuve", a-t-il écrit, "et la plupart d'entre elles sont des inexactitudes palpables". tous tellement à tête de scarabée, qu'ils n'ont pas l'impression d'être un volant d'inertie", et ont conclu par la déclaration : "En bref, toute la production fait preuve d'une ignorance flagrante soit des machines, si le breveté croyait vraiment ce qu'il affirmait, soit de l'humanité, s'il le faisait pas." [104]

[104] Répertoire des inventions brevetées, ser. 3, octobre 1828, vol. 7, pp. 196-200, et décembre 1828, vol. 7, p. 357-361.

Bien que de nombreux mécanismes pour lesquels des brevets ont été déposés aient été conçus par des personnes qui n'utiliseraient pas les principes impliqués même si de tels principes pouvaient à ce moment-là être clairement énoncés, il est regrettable que des mécanismes sans valeur aient souvent eu autant de place comme valables dans les revues de brevets, et les objections telles que celle ci-dessus étaient rares. L'information biaisée ainsi transmise au jeune mécanicien, qui accumulait à peine son premier répertoire cinématique, était parfois tristement trompeuse.

Même à partir de ce bref aperçu de la littérature sur le sujet, il devrait être assez évident que le mécanicien disposait d'une énorme quantité d'informations sur les liaisons mécaniques et autres dispositifs. Quoi que l'on puisse penser de la qualité de la littérature, elle a indubitablement eu une influence non seulement en fournissant des informations aux concepteurs, mais en formant une tradition sur la façon dont on doit fournir le fond qui permettra à l'esprit d'assembler et de synthétiser le mécanisme nécessaire pour un but donné. [105]

[105] Quelques catalogues supplémentaires de « mouvements mécaniques » sont répertoriés dans les références sélectionnées à la fin de cet article.

Certains des mécanismes qui ont reçu des noms, tels que la liaison en ligne droite de Watt et l'arrêt de Genève, sont apparus dans les manuels scolaires après les manuels. Leur seule excuse semble être que les auteurs doivent les inclure ou risquer la censure de leurs collègues. De tels mécanismes sont certainement plus intéressants pour un lecteur, lorsqu'il a une idée de ce que le nom a à voir avec le mécanisme, et qui en est à l'origine. Un de ces mécanismes est le lien de traînée.

Après avoir entendu parler du lien de traînée (comme le font la plupart des étudiants en ingénierie américains), je me suis posé des questions pendant un certain temps et j'ai finalement désespéré de donner un sens à ce terme. Qu'est-ce, je voulais savoir, qu'on traînait ? Récemment, dans Nicholson's Mécanicien opérateur et machiniste britannique (1826), je suis tombé sur le croquis reproduit ici comme figure 38. Cette figure, expliqua M.Nicholson (dans le volume 1, p. 32) "représente le lien de couplage utilisé par MM. Boulton et Watt dans leurs machines à vapeur portables. UNE, une forte goupille en fer, dépassant d'un des bras du volant B , une manivelle reliée à l'arbre C et E, un lien pour coupler le pin UNE et la manivelle ensemble, de sorte que le mouvement peut être communiqué à l'arbre C." Ainsi, le lien de traînée était en fait un lien d'un couplage. Rien de plus logique. Un mécanisme de lien de glissement a maintenant du sens pour moi.

Figure 38.—Couplage du lien de traînée utilisé sur les moteurs portables Boulton et Watt. Le lien E entraîne un arbre lorsque l'autre tourne. De John Nicholson, Le mécanicien opérateur et le machiniste britannique (Philadelphie, 1826, tome I, pl. 5).

Les brevets de John Oldham (1779-1840), un ingénieur irlandais dont on se souvient principalement pour l'accouplement qui porte son nom, étaient directement liés à l'attelage à maillons traînants (fig. 39). Ses trois brevets, qui concernaient diverses formes de roues à aubes à mise en drapeau de bateaux à vapeur, impliquaient des liaisons cinématiquement similaires à l'accouplement de liaison de traînée, bien qu'il soit peu probable qu'Oldham ait reconnu la similitude. Cependant, pour son accouplement bien connu, qui utilise une inversion du mécanisme du trémail elliptique, je n'ai trouvé aucune preuve d'un brevet. Cela faisait probablement partie des machines qu'il a conçues pour l'imprimerie de la Bank of Ireland, dont Oldham a été directeur pendant de nombreuses années. "M. Oldham et son magnifique système ont été transférés à la Banque d'Angleterre en 1836, où Oldham est resté jusqu'à sa mort en 1840. [106]

[106] Les brevets de roue à aubes d'Oldham étaient les brevets britanniques 4169 (10 octobre 1817), 4429 (15 janvier 1820) et 5445 (1er février 1827). Robert Willis (op. cit. note de bas de page 21, p. 167) a remarqué l'existence de l'accouplement. Les dessins ou les descriptions des machines à billets n'ont apparemment pas été publiés bien qu'ils existent probablement encore dans les archives des banques. La citation est de Frederick G. Hall, La Banque d'Irlande 1783-1946, Dublin, 1949. John Francis dans son Histoire de la Banque d'Angleterre (Londres, 1848, vol. 2, p. 232) a écrit : " Le nouveau mécanisme d'impression des notes, introduit par M. Oldham . est bien digne d'une visite, mais serait inintéressant à délimiter."

Figure 39.—Sommet, Accouplement Oldham original construit avant 1840, utilisant une croix (au lieu d'un disque central), tel que dessiné par Robert Willis dans une copie personnelle de son Principes du mécanisme (Londres, 1841, p. 167). Bas, accouplement Oldham comme illustré dans Alexander B. W. Kennedy, Cinématique des machines, une traduction de Franz Reuleaux' Théorie cinématique (Londres, 1876, pp. 315-316).

Le mécanisme d'arrêt de Genève (fig. 40) a été correctement décrit par Willis comme un dispositif permettant moins qu'un tour complet de la roue étoilée et empêchant ainsi le remontage excessif d'un ressort de montre. On l'appelait arrêt de Genève car il était utilisé dans les montres genevoises. Le mécanisme de la roue de Genève, qui permet une rotation complète de la roue en étoile et qui est fréquemment utilisé pour les entraînements intermittents, a été appelé à tort arrêt de Genève dans un manuel récent, probablement parce que l'origine logique du terme avait été perdue.

Figure 40.—Mécanisme d'arrêt de Genève utilisé pour la première fois dans les montres de Genève pour empêcher le remontage excessif. L'étoile B avait une surface convexe (g-f, en pointillés) afin que la roue puisse être tournée moins d'un tour complet. Après Robert Willis, Principes du mécanisme (Londres, 1841, p. 266).

Le nom du joug Scotch semble être d'origine assez récente, la tringlerie étant appelée par un Écossais en 1869 une "tige coulissante à manivelle et à tête fendue" (fig. 41). Je suppose qu'il est maintenant connu sous le nom de joug écossais parce que, en Amérique du moins, un "Scotch" était une barre fendue qui était glissée sous un collier sur une chaîne d'outils de forage pour les soutenir pendant qu'une section était ajoutée (fig. 42).

Figure 41.-Yoke Scotch, décrit comme une "manivelle et tige coulissante à tête de fente." De W. J. M. Rankine, Un manuel de machines et de menuiserie (éd. 6, Londres, 1887, p. 169).

Figure 42.-Un "Scotch" soutenant le membre supérieur d'une chaîne d'outils de forage de puits tandis qu'une section est ajoutée, 1876. D'Edward H. Knight, Dictionnaire mécanique américain de Knight (New York, 1876, p. 2057).

J'ai été surpris de découvrir que la tringlerie de direction Ackermann, utilisée aujourd'hui sur la plupart des automobiles, a été brevetée en 1818 alors que Détroit était encore une ville frontière. [107] De plus, l'homme qui a déposé le brevet s'est décrit comme étant Rudolph Ackermann, éditeur et vendeur de gravures. J'ai cru avoir l'indice nécessaire sur l'origine de la liaison lorsque j'ai remarqué que la première traduction anglaise du traité de Lanz et Bétancourt avait été publiée par Ackermann, mais la connexion s'est finalement avérée plus logique, sinon moins directe. Ackermann (1764-1834), fils d'un carrossier bavarois, avait passé plusieurs années à concevoir des carrosses pour des messieurs anglais à Londres, où il avait élu domicile. L'une de ses commandes les plus notables était pour la conception de la voiture funéraire de l'amiral Nelson en 1805. La tringlerie de direction Ackermann n'était pas réellement l'invention d'Ackermann, bien qu'il ait déposé le brevet britannique en son nom et promu l'introduction du train de roulement dont la tringlerie était une partie (fig. 43). Le véritable inventeur était l'ami d'Ackermann, George Lankensperger de Munich, carrossier du roi de Bavière. L'avantage de pouvoir faire tourner une voiture dans une zone limitée sans risque de dépassement était immédiatement évident, et alors qu'il y avait une opposition considérable des carrossiers anglais à une innovation pour laquelle il fallait payer un supplément, l'invention "a rapidement fait son chemin à partir de son propre mérite intrinsèque », comme Ackermann l'avait prédit. [108]

[107] Brevet britannique 4212, 27 janvier 1818.

[108] Rudolph Ackermann, Observations sur les essieux mobiles brevetés d'Ackermann, Londres, 1819. Il m'a été intéressant de noter un résumé de l'article de W. A. ​​Wolfe "Conception analytique d'une liaison de direction Ackermann" dans Génie mécanique, septembre 1958, vol. 80, p. 92.

Figure 43.-timonerie de direction Ackermann de 1818, actuellement utilisée dans les automobiles. Cette liaison a été inventée par George Lankensperger, carrossier du roi de Bavière. De Dinglers Polytechnisches Journal (1820, tome 1, pl. 7).

Le mécanisme de retour rapide Whitworth (fig. 44) a été appliqué pour la première fois à un slotter, ou façonneur vertical, en 1849, et a été exposé en 1851 à la Grande Exposition de Londres. [109] Les commentaires de Willis sur le mécanisme sont reproduits à la figure 44. J'espère que l'on se souviendra de Sir Joseph Whitworth (1803-1887) pour des artifices mécaniques plus solides que celui-ci.

[109] Le mécanisme de retour rapide (brevet britannique 12907, 19 décembre 1849) a peut-être été décrit publiquement pour la première fois dans Charles Tomlinson, éd., Cyclopédie des arts et manufactures utiles, Londres, 1854, vol. 1, p. cxliv.

Figure 44.—Mécanisme de retour rapide. Sommet, Première représentation du mécanisme de retour rapide breveté par Whitworth en 1849, de William Johnson, éd., La Cyclopédie impériale des machines (Glasgow, vers 1855, pl. 88). Milieu, Esquisse de Robert Willis à partir de sa copie de Principes du mécanisme (Londres, 1841, p. 264), qui « montre que Whitworth a disséqué sous une forme plus simple » est aussi obscure que la plupart des tentatives ultérieures ont été d'expliquer ce mécanisme sans schéma schématique. Bas, Liaison cinématiquement équivalente à celle de Whitworth, de Robert Willis, Principes du mécanisme (Londres, 1841, p. 264).

Mécanismes en Amérique, 1875-1955

Les écoles d'ingénieurs aux États-Unis se sont occupées jusqu'à la fin des années 40 d'étendre, d'affiner et d'affiner les outils d'analyse suggérés par Willis, Rankine, Reuleaux, Kennedy et Smith. La pratique réelle de la synthèse cinématique allait bon train, mais les concepteurs refusaient souvent l'aide que les méthodes analytiques pouvaient leur apporter et il y avait peu d'échanges d'idées entre les universitaires et les praticiens.

La capacité et la précision des machines-outils ont été considérablement améliorées au cours de cette période, même si, à l'exception de la rectifieuse sans centre, aucun nouveau type d'outils significatif n'est apparu. Les machines fabriquées avec des machines-outils sont devenues de plus en plus complexes et, avec l'introduction d'idées qui ont rendu économiquement faisable la production en série de produits mécaniques complexes, la quantité s'est accélérée. L'adoption de normes pour toutes sortes de composants a également eu une incidence importante sur la capacité d'un concepteur à produire économiquement des mécanismes qui fonctionnaient presque comme il l'espérait.

L'étude de la cinématique est considérée depuis près de 80 ans comme une partie nécessaire de la formation de l'ingénieur en mécanique, comme le montrent les dizaines de manuels publiés au fil des ans. Jusqu'à récemment, cependant, on cherchait en vain des travaux originaux en Amérique dans l'analyse ou la synthèse rationnelle des mécanismes.

L'un des tout premiers manuels américains de cinématique fut l'ouvrage de 1883 de Charles W. MacCord (1836-1915), qui avait été nommé professeur de dessin mécanique au Stevens Institute of Technology à Hoboken après avoir servi John Ericsson, concepteur du Surveiller, comme dessinateur en chef pendant la guerre civile. [110] Sur la base des conclusions de Willis et Rankine, la Cinématique est venu trop tôt pour être influencé par les améliorations apportées par Kennedy au travail de Reuleaux.

[110] Une notice biographique et une bibliographie de MacCord figurent dans Morton Memorial : une histoire du Stevens Institute of Technology, Hoboken, 1905, p. 219-222.

Lorsque la faculté de l'Université de Washington à St. Louis a introduit en 1885 un programme d'études en « ingénierie dynamique », reflétant un mécontentement à l'égard des branches traditionnelles de l'ingénierie, la cinématique était une matière principale et était enseignée à partir de Rankine's. Machines et menuiserie. [111]

[111] Transactions de l'American Society of Mechanical Engineers, 1885-1886, vol. 7, p. 757.

Au Massachusetts Institute of Technology, Peter Schwamb, professeur de conception de machines, rédige en 1885 un ensemble de notes imprimées sur la cinématique des mécanismes, à partir des travaux de Reuleaux et Rankine. De ces notes naquit l'un des manuels américains les plus durables, publié pour la première fois en 1904. [112] Dans la première édition de cet ouvrage, l'accélération n'était mentionnée qu'une seule fois en passant (à la p. 4). Les vitesses dans les liens ont été déterminées par des composantes orthogonales transférées d'un lien à l'autre. Les centres instantanés ont été utilisés uniquement pour déterminer les vitesses de divers points sur le même lien. Des rapports de vitesse angulaire ont été fréquemment notés. Dans la troisième édition, publiée en 1921, les accélérations linéaires et angulaires ont été définies, mais aucune analyse d'accélération n'a été effectuée. Les analyses de vitesse ont été modifiées sans changement essentiel. La quatrième édition (1930) était essentiellement inchangée par rapport à la précédente. Le traitement de l'analyse de la vitesse a été amélioré dans la cinquième édition (1938) et l'analyse de l'accélération a été ajoutée. Une sixième édition, révisée par le professeur V. L. Doughtie de l'Université du Texas, est parue en 1947.

[112] Peter Schwamb et Allyne L. Merrill, Éléments de mécanisme, New York, 1904. En plus des travaux de Reuleaux et Rankine, les auteurs ont reconnu avoir utilisé les publications de Charles MacCord, Stillman W. Robinson, Thomas W. Goodeve et William C. Unwin. Pour les titres complets voir la liste des références sélectionnées.

Avant 1900, plusieurs autres livres sur les mécanismes avaient été publiés, et tous suivaient l'un ou l'autre des modèles de leurs prédécesseurs. Les professeurs Woods et Stahl, des universités de l'Illinois et de Purdue, respectivement, qui ont publié leur Mécanisme élémentaire en 1885, ont dit dans leur préface ce qui a été dit par beaucoup d'autres auteurs américains et ce qui aurait dû être dit par beaucoup d'autres. « Nous revendiquons peu l'originalité du sujet », ont écrit Woods et Stahl, « un usage libre a été fait de toute la matière disponible sur le sujet. Notre prétention à la considération est basée presque entièrement sur la manière dont le sujet a été présenté." Non content de cette clause de non-responsabilité, ils ont poursuivi: "Il y a, en fait, très peu de place pour une telle originalité, le terrain ayant été presque entièrement recouvert par auteurs précédents. » [113]

[113] Arthur T. Woods et Albert W. Stahl, Mécanisme élémentaire, New-York, 1885.

La similitude et l'aridité des manuels de cinématique dans ce pays depuis 1910 environ sont des plus frappantes. La génération d'auteurs de manuels après MacCord, Woods et Stahl, Barr of Cornell, Robinson of Ohio State, et Schwamb et Merrill a réussi à extraire tout le jus restant dans le sujet, et la dessiccation et la stérilisation des manuels étaient presque terminées lorsque ma génération a utilisé eux dans les années 30. La cinématique était alors, dans plus d'une école, très proche de ce qu'elle était caractérisée par un observateur en 1942 - " un niveau intellectuel avec la rédaction mécanique". le sujet et je n'ai pas été désabusé de ma croyance par mon propre manuel ou par mon professeur. Je pense déceler dans plusieurs livres récents un traitement frais, moins définitif et moins ordonné de la cinématique des mécanismes, mais je recommanderais pourtant à quiconque envisage d'écrire un manuel de prendre le temps de revoir, attentivement et de première main, non seulement les copies de bureau des livres qu'il a accumulés mais une vingtaine ou plus d'ouvrages antérieurs, couvrant au moins le siècle dernier. Une telle étude devrait aboutir à une meilleure appréciation de ce qui constitue une contribution à la connaissance et de ce qui n'est que la sonnerie d'un autre changement.

[114] Génie mécanique, octobre 1942, vol. 64, p. 745.

L'auteur de l'article litigieux paru dans Génie mécanique en 1942 sous le titre "Qu'est-ce qui ne va pas avec la cinématique et les mécanismes?" a fait plusieurs déclarations qui ont été remises en question par divers lecteurs, mais ses remarques sur la maigreur des cours universitaires de cinématique et le "fait curieux" que les manuels "sont tous étrangement similaires dans leur incomplétude" n'ont pas été contestés et étaient, en fait, tout à fait opportuns. [115]

[115] De Jonge, op. cit. (note de bas de page 78).

Il semble qu'au début des années 1940, le traitement général des accélérations en classe était à un niveau bien inférieur aux connaissances existantes sur le sujet, car dans une série d'articles rédigés par deux enseignants de Purdue, l'attention a été attirée sur les graves conséquences des erreurs d'analyse d'accélération occasionnées. en omettant la composante de Coriolis. [116] Ces auteurs renversaient une tendance impulsée par un article rédigé en 1920 par l'un de leurs prédécesseurs, Henry N. Bonis. L'article précédent, paru dans un magazine technique pratique et fier de l'être, montrait comment l'accélération d'un point sur un régulateur de volant d'inertie pouvait être déterminée "sans l'utilisation de l'accélération fictive de Coriolis". L'analyse de l'auteur était assez juste. , et il a conclu son article avec la déclaration irréprochable que " il est préférable psychologiquement pour l'étudiant et pratiquement pour l'ingénieur de bien comprendre les principes fondamentaux que d'utiliser une formule complexe qui peut être mal appliquée. " Cependant, de nombreux lecteurs ne lisent sans aucun doute que le premier paragraphe. , hochèrent sagement la tête lorsqu'ils arrivèrent au mot "fictif", ce qui confirma leur conviction à moitié formée que tout ce qui était aussi abscons que le composant Coriolis ne pouvait avoir aucune incidence sur un problème pratique, et tourna la page vers la section " problèmes pratiques ". [117]

[116] A. S. Hall et E. S. Ault, « Comment améliorer l'analyse de l'accélération ? » Conception de la machine, février 1943, vol. 15, pp. 100-102, 162, 164 et mars 1943, vol. 15, pp. 90-92, 168, 170. Voir aussi A. S. Hall, "Teaching Coriolis' Law," Journal de l'enseignement de l'ingénierie, Juin 1948, vol. 38, pages 757-765.

[117] Henry N. Bonis, « La loi de Coriolis », Machiniste américain, 18 novembre 1920, vol. 53, p. 928-930. Voir aussi "Déterminations d'accélération" Machiniste américain, 25 novembre et 2 décembre 1920, vol. 53, pages 977-981 et 1027-1029.

Il y a moins de 20 ans, on aurait pu lire dans Génie mécanique que « la machinerie pratique ne trouve pas son origine dans des formules mathématiques ni dans de beaux diagrammes vectoriels ». . L'arrogance inconsciente qui s'affiche dans cet énoncé du credo du designer « pratique » cède la place à la reconnaissance de la valeur du travail savant. De peur que le savant développe une arrogance d'une autre sorte, il est bon d'entendre l'auteur de la déclaration. « Une machine à dessiner est un outil utile », a-t-il écrit. "Ce n'est pas un substitut pour un dessinateur." [118]

[118] Génie mécanique, octobre 1942, vol. 64, p. 746.

L'intérêt scientifique pour un sujet est représenté équitablement par les articles qui sont publiés dans les transactions des sociétés professionnelles et, plus récemment, par les articles originaux qui paraissent dans des revues spécialisées. De 1900 à 1930, il y avait peu d'articles sur les mécanismes, et la plupart de ceux qui sont apparus concernaient des descriptions de nouveaux "mouvements mécaniques". Indice d'ingénierie augmenté fortement, mais uniquement parce que les éditeurs avaient commencé à inclure des listes en langues étrangères.

Il y a eu en Allemagne un fil de continuité dans la cinématique des mécanismes depuis l'époque de Reuleaux. Si l'essentiel du travail a porté sur l'analyse, la question taquine de la synthèse que Reuleaux a soulevée dans son ouvrage n'a jamais été ignorée. Les développements en Allemagne et ailleurs ont été habilement passés en revue par d'autres, [119] et il est seulement à noter ici que deux des articles allemands, publiés en 1939 dans Maschinenbau, semblent avoir été les étincelles de la conflagration qui ne cesse de croître en étendue et en intensité. D'après les résumés de Indice d'ingénierie, R. Kraus, écrivant sur la synthèse du mécanisme à double manivelle, s'est attiré le feu du russe Z. S.Bloch, qui, en 1940, a discuté de manière critique les articles de Kraus et a donné les grandes lignes de "l'analyse correcte du problème" et une solution numérique générale pour la synthèse de la "liaison à quatre barres". à Chebyshev et suivant la "théorie de synthèse de Chebyshev" dans laquelle des méthodes algébriques sont utilisées pour déterminer les chemins de déviation minimale d'une courbe donnée, a également été revue ailleurs, [121] et je ne peux rien ajouter de valeur.

[119] Grodzinski, Bottema, De Jonge, et Hartenberg et Denavit. Pour les titres complets, voir la liste des références sélectionnées.

[120] Ma source, comme indiqué, est Indice d'ingénierie. Les articles de Kraus sont rapportés en 1939 et ceux de Bloch en 1940, tous deux sous la rubrique "Mécanismes".

[121] A. E. Richard de Jonge, « Are the Russians Ahead in Mechanism Analysis ? » Conception de la machine, septembre 1951, vol. 23, pp. 127, 200-208 O. Bottema, "Travaux récents sur la cinématique," Avis sur la mécanique appliquée, avril 1953, vol. 6, p. 169-170.

Quand, après la Seconde Guerre mondiale, certaines des possibilités de synthèse cinématique ont été reconnues aux États-Unis, quelques enseignants perspicaces ont attisé l'amadou dans une flamme nue.

La première publication notable dans ce pays sur la synthèse des liens était pratique, mais dans sa conception et sa réalisation, c'était une entreprise audacieuse. Dans un livre de John A. Hrones et G. L. Nelson, Analyse de la liaison à quatre barres (1951), le mécanisme à manivelle et bascule à quatre barres a été analysé de manière exhaustive mécaniquement et les résultats ont été présentés graphiquement. Ce travail a été faiblement loué par un érudit néerlandais, O. Bottema, qui a observé que la "théorie analytique compliquée de la courbe à trois barres [sic] a sans aucun doute empêché l'ingénieur de l'utiliser" et qui a poursuivi en disant que "nous comprenons parfaitement la publication d'un atlas de Hrones et Nelson contenant des milliers de trajectoires qui doivent être très utiles dans de nombreux problèmes de conception. » [122] Néanmoins, les auteurs ont fourni aux concepteurs un outil qui pouvait être facilement, presque instantanément, compris (fig. 45), et l'atlas a bénéficié d'une large diffusion. [123] L'idée d'une approche géométrique de la synthèse a été exploitée par d'autres dans des publications plus récentes, [124] et il est probable que de nombreuses autres variations sur ce thème apparaîtront.

[122] Bottéma, op. cit. (note de bas de page 121).

[123] En 1851, Robert Willis avait conçu une machine de génération de chemins à points de couplage (fig. 46) qui aurait pu être utilisée pour produire une œuvre similaire à celle de Hrones et Nelson.

[124] R. S. Hartenberg et J. Denavit, "Systematic Mechanism Design" Conception de la machine, septembre 1954, vol. 26, pp. 167-175, et octobre 1954, vol. 26, pp. 257-265 A. S. Hall, A. R. Holowenko, et H. G. Laughlin, "Four-Bar Lever Crank Mechanism" Nouvelles de conception, 15 septembre 1957, vol. 12, pp. 130-139, 1er octobre 1957, vol. 12, pp. 145-154, et 15 octobre 1957, vol. 12, p. 132-141. Pour une approche nomographique, avec une application particulière aux ordinateurs, voir Antonin Svoboda, Mécanismes et liaisons informatiques, New-York, 1948.

Figure 45.—Les chemins de 11 points sur le lien du coupleur (horizontal) sont tracés au cours d'un cycle. Les tirets indiquent des intervalles de temps égaux. De John A. Hrones et G. L. Nelson, Analyse de la liaison à quatre barres (New York, 1951, p. 635).

Figure 46.—Machine génératrice de chemin de point de coupleur pour tringlerie à quatre barres. Ce dispositif, construit par le professeur Willis comme aide pédagogique pour démontrer les liaisons en ligne droite, aurait pu être adapté pour produire une plaque comme celle illustrée à la figure 45. De Robert Willis, Un système d'appareils à l'usage des conférenciers et des expérimentateurs . (Londres 1851, pl. 3).

La recherche de solutions à la "théorie analytique compliquée" des liens a été stimulée par la publication de l'"Approche analytique de la conception des mécanismes à quatre liens" de Ferdinand Freudenstein en 1954, [125] et un intérêt croissant pour le problème est indiqué par la littérature abondante qui a paru dans les cinq dernières années.

[125] Transactions de l'American Society of Mechanical Engineers, 1954, vol. 76, p. 483-492. Voir également Transactions de l'American Society of Mechanical Engineers, 1955, vol. 77, pp. 853-861, et 1956, vol. 78, pages 779-787.

Le rôle propre des méthodes rationnelles dans la synthèse des mécanismes n'est pas encore clair. « Bien que nous puissions parler de synthèse cinématique », ont écrit deux des leaders d'aujourd'hui dans le domaine, « nous parlons vraiment d'un espoir pour l'avenir plutôt que d'une grande réalité du présent ». [126] Lorsque l'équipement mental et l'enthousiasme des chercheurs qui consacrent leur temps aux problèmes de synthèse cinématique sont considérés, cependant, il est difficile de voir à quel point de nouvelles idées importantes peuvent ne pas être produites.

[126] R. S. Hartenberg et J. Denavit, "Kinematic Synthesis" Conception de la machine, 6 septembre 1956, vol. 28, pages 101-105.

Une conférence annuelle sur les mécanismes, parrainée par l'Université Purdue et Conception de la machine, a été inauguré en 1953 et a rencontré un vif écho. Parmi d'autres manifestations de l'intérêt actuel pour les mécanismes, les contributions des Américains aux conférences internationales sur les mécanismes reflètent la reconnaissance croissante de la valeur de l'investigation savante de celles qui peuvent difficilement espérer donner des résultats immédiatement tangibles.

Alors que nous regardons vers l'avenir, on peut se demander comment une longue vision du passé peut être justifiée. Il me semble qu'il y a inhérent à l'activité presque fiévreuse du présent le danger de devenir si préoccupé par la théorie opératoire que les buts peuvent s'obscurcir et que la synthèse (disons le moins élégamment : la conception) des mécanismes ne peut jamais tout à fait se concentrer. Si l'on ne sait rien du passé, je me demande comment il peut décider en toute confiance dans quelle direction il doit se tourner pour affronter l'avenir.

Je remercie les professeurs Richard S. Hartenberg et Allen S. Hall, Jr., pour avoir lu le manuscrit, fait des commentaires utiles et suggéré des éléments que je n'avais pas trouvés. Les erreurs, cependant, sont les miennes.

Références supplémentaires

La liste suivante de documents de référence supplémentaires sur la cinématique peut être utile aux lecteurs qui souhaitent faire des recherches indépendantes. Le matériel est répertorié selon les titres de section dans le texte du présent article.

POUR TRACER UNE LIGNE DROITE

KEMPE, A.B. Comment tracer une ligne droite. Londres, 1877.

Contient une bibliographie utile. Réimprimé en La quadrature du cercle et autres monographies, New York, Chelsea Publishing Company, 1953.

Une grande attention a été accordée aux mécanismes linéaires depuis l'époque de Kempe, au moins une demi-douzaine d'articles sont parus aux États-Unis depuis 1950, mais je n'ai pas enquêté sur la littérature publiée après 1877.

ÉTUDIANTS ET MACHINES

BECK, THÉODOR. Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaues. Berlin, 1899.

Critiques d'œuvres de jeunesse, comme celles de Léonard de Vinci, Biringuccio, Besson, Zonca, etc.

BORGNIS, GIUSEPPE ANTONIO. Traité complet de mécanique appliquée aux arts. Paris, 1818-1821, 9 vol.

Contient plusieurs centaines de planches finement détaillées de machines.

LABOLAYE, CHARLES. Traité de cinématique ou théorie des mécanismes. Paris, 1861 (éd. 2).

Cet ouvrage fut fréquemment cité par les contemporains de Laboulaye.

SOCIÉTÉ ROYALE DE LONDRES. Catalogue des articles scientifiques, 1800-1900, Index des auteurs. Londres, 1867-1902, et Cambridge, 1914-1925.

----. Catalogue des articles scientifiques, 1800-1900, Index des sujets. Londres, 1909, vol. 2.

Cet index des sujets a été commencé en 1908, et en 1914, trois volumes (le troisième en deux parties) avaient été publiés, mais cet index des sujets n'a jamais été achevé. Tome 2, intitulé Mécanique, compte quelque 200 entrées sous "Linkages".

WEISBACH, JULES. La Mécanique des Machines de Transmission, vol. 3, point. 1 seconde. 2 de Mécanique de l'ingénierie et des machines, traduit par J.F. Klein. New York, 1890 (éd. 2).

MÉCANISMES ET MÉCANICIENS

BARBIER, THOMAS W. Carnet de croquis de l'ingénieur. Londres, 1890 (éd. 2).

HERKIMER, HERBERT. Thésaurus illustré de l'ingénieur. New-York, 1952.

PÉRIODIQUES. Artisan, à partir de 1843 Revue Mécanique Pratique et Ingénieur, à partir de 1841 Répertoire des Arts et Manufactures, à partir de 1794 Newton's London Journal of Arts and Science, à partir de 1820. (Les périodiques précédents ont de nombreuses planches de dessins de spécifications de brevet.) L'ingénieur, 10 novembre 1933, vol. 156, p. 463, et Ingénierie, 10 novembre 1933, vol. 136, p. 525. (Vues anglaises récentes remettant en question l'utilité de la cinématique.)

TATE, THOMAS. Éléments de mécanisme. Londres, 1851.

Contient des figures de Lanz et Bétancourt (1808).

WYLSON, JAMES. Guide de l'inventeur mécanique. Londres, 1859.

Contient des figures d'Henry Adcock, Livre de poche des ingénieurs d'Adcock, 1858.

MÉCANISMES EN AMÉRIQUE, 1875-1955

ALBERT, CALVIN D., ET ROGERS, F.D. Cinématique des machines. New-York, 1931.

Contient une bibliographie qui comprend des ouvrages non mentionnés dans le présent document.

BARRE, JOHN H. Cinématique des machines. New-York, 1899.

Un premier manuel. L'auteur a enseigné à l'Université Cornell.

BEGGS, JOSEPH S. Mécanisme. New-York, 1955.

Contient une bibliographie complète et utile.

BOTTEMA, O. "Travaux récents sur la cinématique" Avis sur la mécanique appliquée, avril 1953, vol. 6, p. 169-170.

CONFÉRENCE SUR LES MÉCANISMES.

Cette conférence était parrainée par l'Université Purdue et Conception de la machine. Les transactions des deux premières conférences sont apparues comme des sections spéciales dans Conception de la machine, décembre 1953, vol. 25, pp. 173-220, décembre 1954, vol. 26, pp. 187-236, et dans des réimpressions collectives. Les articles des troisième et quatrième conférences (mai 1956 et octobre 1957) ont été publiés dans Conception de la machine sur plusieurs mois suivant chaque conférence et dans les réimpressions collectées. Les articles de la cinquième conférence (octobre 1958) ont été collectés et préimprimés pour les participants à la conférence par la suite, tous les articles ont paru dans Conception de la machine. Les réimpressions et préimpressions collectées sont disponibles (mai 1960) auprès de Penton Publishing Company, Cleveland, Ohio.

DE JONGE, A.E. RICHARD. "Synthèse cinématique des mécanismes" Génie mécanique, juillet 1940, vol. 62, p. 537-542.

----. "Un bref compte rendu de la cinématique moderne" Transactions de l'American Society of Mechanical Engineers, 1943, vol. 65, pages 663-683.

GOODEVE, THOMAS M. Les éléments de mécanisme. Londres, 1903.

GRODZINSKI, PAUL, ET MCEWEN, EWEN. "Mécanismes de liaison en cinématique moderne" Journal et Actes de l'Institution of Mechanical Engineers, 1954, vol. 168, pages 877-896.

Cet article a suscité une discussion intéressante. Il est regrettable que le périodique de Grodzinski, Mécanisme, une bibliographie internationale, qui a été publié à Londres en 1956-1957 et qui a pris fin peu de temps après sa mort, n'a pas été relancé. Les points de vue incisifs et les essais informatifs de Grodzinski sont précieux et intéressants.

HARTENBERG, R. S. "Nombres complexes et liaisons à quatre barres," Conception de la machine, 20 mars 1958, vol. 30, p. 156-163.

C'est un excellent apprêt. L'auteur explique les nombres complexes avec sa lucidité habituelle.

HARTENBERG, R. S., ET DENAVIT, J. "Synthèse cinématique," Conception de la machine, 6 septembre 1956, vol. 28, pages 101-105.

MACORD, CHARLES. Cinématique. New-York, 1883.

ROBINSON, STILLMAN W. Principes du mécanisme. New-York, 1896.

Un premier manuel. L'auteur a enseigné à l'Ohio State University.

UNWIN, WILLIAM C. Les éléments de la conception des machines. New York, 1882 (éd. 4).

Un premier manuel. L'auteur a enseigné au Royal Indian Engineering College, en Angleterre.


The Boulton and Paul "Partridge" (britannique) : chasseur monoplace tout en métal

Le Partridge est un biplan tracteur de conception orthodoxe. Il possède un seul moteur Jupiter VII suralimenté.

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  • Titre principal: The Boulton and Paul "Partridge" (britannique) : chasseur monoplace tout en métal
  • Titre de la série :Circulaires sur les aéronefs de la NACA

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Le Partridge est un biplan tracteur de conception orthodoxe. Il possède un seul moteur Jupiter VII suralimenté.

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BOULTON PAUL DEFIANT

Le Boulton Paul Defiant a été conçu en réponse à la spécification F9/35 du ministère de l'Air du 26 juin 1935 appelant à un chasseur biplace avec tout son armement concentré dans une tourelle. On croyait à l'époque qu'en évitant le sillage d'un avion ennemi, le tir d'une tourelle motorisée serait plus précis que celui fourni par des canons fixes de tir vers l'avant. Cinq entreprises ont répondu au cahier des charges mais, pour diverses raisons, quatre se sont retirées, laissant Boulton Paul seul candidat.

Conçu par John Dudley North, le prototype P82 (moins la tourelle) a volé pour la première fois le 11 décembre 1937, date à laquelle il a été nommé Defiant. Un deuxième prototype était équipé d'une tourelle à quatre canons de type A basée sur une conception française déjà autorisée pour une utilisation sur le bombardier Overstrand de Boulton Paul, et cette version avec des modifications mineures est devenue la production Defiant Mk1. La tourelle était à commande électrohydraulique avec une sauvegarde mécanique et portait 4 mitrailleuses Browning .303, à tir électrique avec des points de coupure dans l'anneau de la tourelle empêchant l'activation lorsqu'elle pointait vers le disque d'hélice ou l'empennage. Alors que le mitrailleur pouvait verrouiller la tourelle vers l'avant et transférer le contrôle de tir au pilote, cela était rarement pratiqué en raison des restrictions d'élévation vers l'avant et du manque de viseur du pilote.

Le Defiant est entré en service dans la RAF avec le 264e Escadron en décembre 1939 et a combattu pour la première fois en mai 1940 lors de l'évacuation de Dunkerque. Cela a d'abord été un succès, les combattants de la Luftwaffe subissant des pertes, mais un changement de tactique ennemie avec des attaques par le bas ou de face a rapidement vu les Defiants perdre l'initiative. Suite à la perte par le 264e Escadron de 7 avions avec 9 membres d'équipage morts au cours des trois jours du 26 au 28 août 1940, le Defiant a été retiré du rôle de chasseur de jour. Cependant, quatre escadrons étaient équipés de l'avion pour des missions de chasse de nuit, et il est normal que pendant le « Blitz » de 1940-41, le Defiant ait détruit plus de bombardiers ennemis que tout autre type. Il a finalement été retiré de la ligne de front en 1942 et utilisé par la suite pour l'entraînement, le remorquage de cibles, l'ECM et le sauvetage aérien en mer - de nombreux avions ayant vu leurs tourelles retirées. Le « Daffy », comme on appelait affectueusement le Defiant, a également servi dans la Royal Navy et les forces aériennes de l'Australie, du Canada et de la Pologne.

Au total, 1 064 machines ont été construites. Un seul survivant est exposé au RAF Museum, et il est entendu que la Medway Aircraft Preservation Society en restaure un second. L'avion était un visiteur régulier de la RAF Tangmere au début des années 1940 et il est rapporté que lors d'une de ces visites en avril 1941, des Defiants du 264e Escadron opérant depuis la station ont abattu un He111 au large de Beachy Head.


Boulton et Paul P.11/ Type XXI - Histoire

Initialement, les retards de production signifiaient que les premiers Defiant n'entraient en service dans les escadrons de la RAF qu'en décembre 1939. De nombreux pilotes s'habituant maintenant au Spitfire et au Hurricane qui n'avaient été livrés que récemment aux escadrons, les premiers aperçus du Defiant par le les pilotes ont indiqué que l'avion serait tourné vers un bon avenir.

La portée du Defiant était raisonnablement bonne, plus que celle du Spitfire mais pas autant que celle du Hurricane. La vitesse maximale était un peu un problème, mais son principal inconvénient était qu'il n'avait pas de puissance de tir vers l'avant reposant uniquement sur la tourelle dorsale à commande hydraulique.

Lorsqu'ils sont apparus pour la première fois lors de la bataille de France, ils ont eu l'effet de surprise lorsqu'ils ont attaqué les bombardiers allemands. Les Allemands n'avaient aucune idée que les Britanniques avaient un avion qui pouvait leur tirer dessus depuis l'arrière. Au début, les Defiant ont eu beaucoup de succès, non seulement contre les bombardiers, mais aussi contre les Messerschmitt Me109 qui ont été pris au dépourvu par la tourelle de tir du Defiant.

Mais une fois que les pilotes de la Luftwaffe ont pris leur mesure, les jours de gloire du Defiant étaient terminés. Le Me109 montra sa supériorité en vitesse, même le Bf110 devait surpasser le Defiant qui était désormais voué à l'échec. Ils allaient devenir des pièges mortels pour leurs équipages, incapables de se battre avec des chiens, et ils devenaient beaucoup trop lents à s'éloigner de l'ennemi entrant. De nombreux pilotes se sont plaints plus tard que c'était également une tâche difficile de sortir d'un avion en détresse, et beaucoup ont dû sombrer avec leurs avions.

De nombreuses pertes ont été subies au cours des dernières étapes de la bataille de France et au début de la bataille d'Angleterre, de nombreux escadrons de Defiant ont été retirés vers les aérodromes de l'ouest et du nord, loin des principales zones de combat. Ils étaient utilisés comme chasseur de nuit, mais encore une fois, ce n'était pas le mieux adapté à ce rôle. De nombreux équipages du Defiant ne sont pas revenus et il a été décidé que l'avion serait retiré du service opérationnel en 1942.

Le premier prototype Defiant vola, moins sa tourelle, en août 1937. Les pilotes testant le prototype signalèrent un certain nombre de défauts et ceux-ci furent rectifiés avec le deuxième prototype qui ne s'envola qu'en mai 1939.Avec cela, le Defiant a été mis en production et est devenu connu sous le nom de Defiant I, et propulsé par un moteur Rolls Royce Merlin III d'une puissance de 1,030 ch à 16 250 pieds. Sa puissance de feu se composait de quatre mitrailleuses Browning .303 dans la tourelle dorsale amovible à commande hydraulique Boulton Paul A Mk IID. Les canons .303 étaient alimentés par courroie, tous avec 600 cartouches et le système hydraulique faisait partie intégrante de la tourelle elle-même. La tourelle elle-même pesait 361 lb (164 kg) et à cela s'ajoutent 88 lb (40 kg) pour les quatre canons, 106 lb (48 kg) pour les munitions et enfin 35 lb (16 kg) pour l'équipement à oxygène et les viseurs. Cela a porté le poids normal en charge du Defiant à 8 318 livres (3 773 kg)*, soit 1657 livres de plus que le poids chargé d'un Hurricane Mk I, et 274 livres de plus qu'un Hurricane Mk II et au-delà. Le Spitfire devait peser 6 409 livres. La première version du Defiant à tourelle dorsale vola le 30 juillet 1939.

En octobre 1939, une série d'essais a eu lieu entre le Defiant et les Hurricanes du 111e Escadron. Les résultats étaient que le Defiant ne pouvait certainement pas rivaliser avec le Hurricane, il ne pouvait pas égaler les performances ou la maniabilité et il y avait de nombreux sentiments mitigés quant à savoir s'il pouvait rivaliser avec les chasseurs ennemis actuels. Mais l'Hurricane et le Spitfire n'étaient pas produits en nombre que le Fighter Command avait espéré, et avec l'introduction du Defiant, cela augmenterait au moins le nombre de combattants qui pourraient au moins soutenir les deux principaux combattants de la RAF.

Le premier escadron à piloter le Defiant était le 264e Escadron nouvellement formé opérant à partir de RAF Sutton Bridge et plus tard au début de 1940 à partir de Martlesham Heath. Le 264 a été envoyé en France à ces premiers stades et combiné avec le 141 Squadron qui est également devenu un escadron Defiant. L'histoire en France n'était pas la même qu'à Dunkerque lors de l'évacuation des forces du BEF lorsque le Defiant faisant sa première apparition a été pris à tort pour des Hurricanes, et que les Bf 109 ont attaqué par le dessus et par l'arrière, une grave erreur de la part de la Luftwaffe, le mitrailleur de la tourelle a eu une journée sur le terrain avec les Messerschmitts.

Mais, en France, le chasseur à tourelle était désormais connu du pilote du 109, et beaucoup furent abattus alors que la Luftwaffe découvrait leurs faiblesses. Le 141e Escadron, lors de sa première mission avec le Defiant, est entré en contact avec une formation de Bf109 au large des côtes de Folkestone. Les combattants allemands ont abattu deux Defiants avec leur première passe et quand ils sont revenus pour en faire une autre, quatre autres Defiants ont été abattus. La faiblesse du Defiant venait d'en bas. Le 264e Escadron allait subir le même sort en août 1940. Le Defiant devait prouver qu'un chasseur qui n'était pas réputé pour sa maniabilité et avec tout son armement concentré dans une tourelle plutôt que dans les ailes, s'était avéré tactiquement faux. Il n'était vraiment pas adapté aux opérations de l'échelle qui se déroulaient en 1940. En août 1940, il fut retiré des opérations de combat de jour mais en tant qu'A.I. chasseur de nuit équipé d'un radar, il a extrêmement bien réussi à abattre plus de raiders par interception que tout autre chasseur de nuit de 1940-1941. * MARGE ÉTROITE Wood & Dempster p432

Le Defiant a continué comme chasseur de nuit et comme avion d'opérations spéciales qui a été utilisé pour le brouillage radar en 1942 et 1943. Beaucoup de ces missions ont été effectuées par le 515e Escadron qui a été créé à Northolt en octobre 1942 en collaboration avec A & EE et le TRE à Defford. Leur tâche consistait à tester une nouvelle technologie de radar et de brouillage électronique où la plupart des missions étaient classées top secrètes. Le Defiant a continué ce rôle avec l'escadron jusqu'en février 1944, date à laquelle le Defiant a été remplacé par les De Havilland Mosquito II et VI. À cette époque, de nombreux Defiants survivants vieillissaient alors que le dernier Boulton Paul Defiant sortait de la chaîne de montage au début de 1943. *ACES HIGH Christopher Shores & Clive Williams p72

Inadapté au rôle auquel il était destiné, mais vers la fin de sa courte carrière, il s'est bien comporté et était à la hauteur de la tâche qu'on attendait de lui.


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